Estudio proteómico y lipidómico de las rutas moduladas por el consumo de ácidos grasos poliinsaturados ω3 de origen marino y sinergia con iminoazúcares en un contexto de dieta obesogénica

Resumo

Los cambios en la alimentación de las sociedades occidentales modernas caracterizados por un incremento en la ingesta calórica, un desequilibrio en el consumo de ácidos grasos ω6 y ω3 desviándose en favor de los primeros, grasas hidrogenadas y grasas trans, y un aumento en el consumo de alimentos altos en colesterol y azúcares refinados, ha elevado drásticamente la incidencia de diversas alteraciones metabólicas tales como la obesidad, la resistencia a la insulina, la dislipidemia o la hipertensión. La aparición de estas enfermedades inducidas por la dieta está vinculada a un aumento del estrés oxidativo y al desarrollo de un fenotipo proinflamatorio leve crónico; sin embargo, los mecanismos moleculares que determinan el desarrollo y progresión de estas alteraciones continúan en gran medida desconocidos. Una de las estrategias nutricionales con mayor potencial para minimizar el impacto de las dietas hipercalóricas es la suplementación con alimentos o compuestos que promueven la salud o evitan el daño derivado de estas dietas, como algunos alcaloides entre los que destacan los iminociclitoles, o como los PUFAs ω3 de origen marino, especialmente el EPA y el DHA. Existen evidencias de que estos suplementos ejercen un papel beneficioso sobre el bienestar humano, aunque muchos aspectos de sus mecanismos de acción específicos, así como las dosis necesarias para conseguir dichos efectos, continúan sin conocerse Por todo ello, este estudio se ha centrado en dos aspectos fundamentales sugeridos en los últimos años como son los mecanismos relacionados con la respuesta inflamatoria regulada por los mediadores lipídicos derivados de la oxidación enzimática y no enzimática de los PUFAs ω3 y ω6, esto es ARA, EPA y DHA; y los mecanismos relacionados con el estrés oxidativo y la influencia de la dieta sobre la homeostasis redox. El estudio se ha realizado en dos contextos metabólicos diferentes, evaluando el efecto individual y sinérgico del aceite de pescado y la D-fagomina sobre estas afecciones. La bioactividad de los mediadores lipídicos se ha correlacionado fuertemente con el desarrollo o la resolución de la respuesta inflamatoria compleja, y por tanto su estudio podría aportar nuevas opciones terapéuticas y permitir el uso eficiente de la nutrición antiinflamatoria para revertir o prevenir la inflamación en varios trastornos metabólicos. Los enfoques de lipidómica combinan las ventajas de la SPE y cromatografía líquida con la alta selectividad y sensibilidad de la espectrometría de masas, y constituyen una herramienta sólida y valiosa para analizar el perfil de los mediadores lipídicos en diferentes matrices. Asimismo, el estrés oxidativo, se ha postulado como un factor clave en la aparición y progresión de muchas de las alteraciones metabólicas inducidas por la dieta. La proteómica redox se centra en la identificación y cuantificación de los cambios reversibles e irreversibles que los componentes del proteoma sufren causados por las especies reactivas durante el estrés oxidativo. Adicionalmente, se han identificado numerosas PTMs consecuencia de la actividad de ROS/RNS, que pueden conducir al cambio en la estructura y función de las proteínas oxidadas, siendo determinantes en una enorme variedad de procesos celulares y probablemente en el desarrollo y progresión de enfermedades. En consecuencia, la caracterización del estado oxidativo de las proteínas es un aspecto fundamental que debe ser abordado por la investigación nutricional para la identificación de las rutas bioquímicas implicadas en las alteraciones metabólicas inducidas por la dieta, con el objetivo último de diseñar estrategias nutricionales adecuadas en la prevención y el tratamiento de estas alteraciones. Por todo esto, en esta tesis se ha planteado el estudio de los niveles de carbonilación de proteínas de distintos órganos y tejidos en estados de alimentación diferencial. Se ha estudiado la carbonilación de proteínas para evaluar el grado de daño oxidativo en diferentes sistemas biológicos. Además, la fosforilación de proteínas es uno de los mecanismos más importantes de señalización celular y por tanto, crítica para la modulación de numerosos procesos biológicos. También, se ha propuesto que la acetilación de la lisina está involucrada en la regulación del metabolismo en respuesta a la disponibilidad de nutrientes y al estado metabólico celular. Por ello, entender cómo estas dos PTMs se ven alteradas por la diferente composición de la dieta podría ayudar a desvelar cuáles son los mecanismos por lo que las dietas hipercalóricas o los compuestos bioactivos ejercen su actividad sobre el organismo. Con todo lo expuesto, el objetivo principal de la presente tesis doctoral ha sido el estudio del efecto del consumo de aceite de pescado y el resultado de su combinación con un iminoazúcar activo para el control de insulinemia, en la salud y el bienestar del consumidor centrando su efecto preventivo sobre la inflamación y estrés oxidativo asociados a los trastornos metabólicos derivados de la dieta y utilizando para ello, aproximaciones proteómicas y lipidómicas. La consecución de este objetivo global ha requerido del planteamiento de los siguientes objetivos experimentales parciales: 1. Caracterización biométrica, clínica, lipidómica y proteómica de un modelo animal de ratas Sprague Dawley prediabético alimentado con una dieta alta en grasa y alta en azúcar (HFHS) que sea útil para el estudio del modo de acción de los aceites de pescado y el iminoazúcar D-fagomina en la prevención de alteraciones metabólicas originadas por la dieta. 2. Aplicación de plataformas lipidómicas para el análisis del lipidoma nativo y de la formación de mediadores lipídicos, eicosanoides y docosanoides, en diferentes órganos y tejidos de los animales correspondientes al modelo desarrollado en el objetivo 1 y suplementados con aceites de pescado y el iminoazúcar D-fagomina, utilizando técnicas de extracción en fase sólida (SPE) y espectrometría de masas (LC-MS/MS). Se evaluará el posible efecto protector que los PUFAs ω3 marinos y la D-fagomina pueden ejercer sobre la inflamación producida en un entorno metabólico HFHS y el efecto en un entono sano. Se abarcará también el estudio del efecto de los suplementos respecto a la respuesta inflamatoria por medio de la regulación de las enzimas relacionadas con la síntesis de los ácidos grasos, la modulación del perfil lipídico en diferentes tejidos y su relación con la producción de mediadores lipídicos. 3. Aplicación de plataformas proteómicas para el estudio de las modificaciones postraduccionales carbonilación, acetilación y fosforilación, en el hígado y en el riñón de las ratas alimentadas con la dieta HFHS y la dieta estándar. evaluándose el posible efecto protector que los PUFAs ω3 marinos y la D-fagomina pueden ejercer sobre dichas modificaciones postraduccionales de las proteínas así como la identificación de las proteínas diana específicas y rutas bioquímicas implicadas y que condicionan el efecto beneficioso sobre la prevención de alteraciones metabólicas. 4. Determinación del efecto sinérgico, aditivo o antagónico de la combinación de los lípidos marinos con D-fagomina para modular el estrés oxidativo, la inflamación crónica y la resistencia a la insulina en el modelo animal desarrollado, relacionando los datos biométricos y clínicos con la producción de mediadores lipídicos y las modificaciones postraduccionales de las proteínas en las ratas alimentadas con la dieta estándar o con la dieta HFHS.