Effects of moderate maternal energy restriction on the offspring metabolic health, in terms of obesity and related diseases, and identification of determinant factors and early biomarkers

Resumen

Introducción Numerosas evidencias, procedentes de estudios epidemiológicos en humanos y de modelos animales, indican que la salud materna y su estado nutricional durante la gestación y la lactancia pueden programar la propensión a desarrollar obesidad en la descendencia. Se están llevando a cabo grandes esfuerzos para entender los mecanismos moleculares responsables de dicha programación metabólica. La identificación de los mecanismos responsables podría dar ciertas pistas para el desarrollo de estrategias que permitan prevenir o revertir dicha propensión a desarrollar obesidad, y también podría ayudarnos en la identificación de biomarcadores tempranos de salud metabólica. Por consiguiente, el principal objetivo de esta tesis doctoral ha sido: Caracterizar en ratas los efectos de una restricción energética materna moderada durante la gestación o la lactancia sobre la salud metabólica de la descendencia, en relación a la obesidad y las alteraciones metabólicas asociadas, así como también identificar nuevas estrategias de prevención frente la programación de la obesidad y nuevos biomarcadores tempranos de salud metabólica. Contenido de la investigación Hemos caracterizado un modelo animal, que previamente se había descrito que presentaba una mayor propensión a desarrollar obesidad y alteraciones metabólicas asociadas ¿ las crías de ratas sometidas a una restricción calórica moderada durante la gestación (CRG) ¿ para identificar algunos de los mecanismos potencialmente responsables de sus efectos negativos. Los niveles de expresión de genes claves relacionados con la homeostasia energética en el hipotálamo y el tejido adiposo, y el análisis de ciertos parámetros circulantes, revelaron que estos animales estaban programados, ya desde edades tempranas, para una menor respuesta a la insulina y a la acción central de la leptina. Esto podría explicar la hiperfagia observada en estos animales y la mayor propensión a la obesidad, que presentan particularmente los machos. Algunas de estas alteraciones programadas, tales como la alteración de la sensibilidad a la insulina y a leptina, y la elevada presión sistólica, característica de los animales CRG, se vieron revertidas al favorecer el incremento de la oxidación hepática de ácidos grasos, en edades tempranas, a través de la transferencia génica, mediada por vectores virales adeno-asociados, del ADNc de la Cpt1am (que codifica para una forma permanentemente activa de la CPT1A, insensible a su inhibidor fisiológico malonil-CoA). A diferencia de la restricción calórica durante la gestación, observamos que la restricción calórica moderada en ratas madre durante la lactancia protege a su descendencia (CRL) frente al desarrollo de obesidad inducida por la dieta y frente al desarrollo de alteraciones metabólicas asociadas, tales como la dislipidemia, la resistencia a la insulina y la hiperleptinemia. Esta condición durante la lactancia determina cambios tempranos a nivel de expresión génica en el tejido adiposo y el hígado, afectando la capacidad lipogénica y oxidativa, e incrementando la sensibilidad a la acción periférica de la insulina y la leptina. Algunas de estas adaptaciones se mantuvieron parcialmente en edad adulta. Los animales CRL adultos mostraron cambios a nivel de expresión génica en el tejido adiposo y en el hipotálamo que fueron dependientes del sexo, sugiriendo que los machos estaban más protegidos frente a la resistencia periférica a la insulina inducida por una dieta hiperlipídica, así como también mostraron una capacidad mejorada para responder a la leptina a nivel central; en cambio, las hembras CRL estaban programadas para una mejor sensibilidad a la acción periférica de la leptina y a la acción central de la insulina. Utilizamos este modelo animal para identificar marcadores tempranos de transcripción indicadores de salud metabólica mejorada mediante el análisis por microarray de células mononucleares de sangre periférica (PBMCs). Con respecto a los factores que podrían estar potencialmente implicados en los efectos beneficiosos de la restricción calórica durante la lactancia sobre las crías, el menor contenido de marcadores de daño proteico por oxidación y glicación hallado en la leche de madres CRL, en comparación con la leche de madres control, podría ser relevante. Conclusión La nutrición materna durante el periodo perinatal puede ser un determinante importante de la sensibilidad a la insulina y la leptina de sus crías. Mientras que la restricción calórica durante la gestación programa a las crías para una menor capacidad de respuesta a la inulina y a la acción central de la leptina, las crías de madres expuestas a una restricción calórica moderada durante la lactancia muestran una sensibilidad mejorada a estas hormonas. Se han identificado un grupo de genes cuyos niveles de expresión en células sanguíneas podrían considerarse como potenciales marcadores tempranos de salud metabólica, pudiendo proporcionar una herramienta biológica válida para el estudio de procesos metabólicos en humanos.