Gene expression profiles in rat mesenteric lymph nodes upon supplementation with Conjugated Linoleic Acid during gestation and suckling

Background Diet plays a role on the development of the immune system, and polyunsaturated fatty acids can modulate the expression of a variety of genes. Human milk contains conjugated linoleic acid (CLA), a fatty acid that seems to contribute to immune development. Indeed, recent studies carried out in our group in suckling animals have shown that the immune function is enhanced after feeding them with an 80:20 isomer mix composed of c9,t11 and t10,c12 CLA. However, little work has been done on the effects of CLA on gene expression, and even less regarding immune system development in early life. Results The expression profile of mesenteric lymph nodes from animals supplemented with CLA during gestation and suckling through dam's milk (Group A) or by oral gavage (Group B), supplemented just during suckling (Group C) and control animals (Group D) was determined with the aid of the specific GeneChip® Rat Genome 230 2.0 (Affymettrix). Bioinformatics analyses were performed using the GeneSpring GX software package v10.0.2 and lead to the identification of 89 genes differentially expressed in all three dietary approaches. Generation of a biological association network evidenced several genes, such as connective tissue growth factor (Ctgf), tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (Timp1), galanin (Gal), synaptotagmin 1 (Syt1), growth factor receptor bound protein 2 (Grb2), actin gamma 2 (Actg2) and smooth muscle alpha actin (Acta2), as highly interconnected nodes of the resulting network. Gene underexpression was confirmed by Real-Time RT-PCR. Conclusions Ctgf, Timp1, Gal and Syt1, among others, are genes modulated by CLA supplementation that may have a role on mucosal immune responses in early life.

Gene expression profiles in rat mesenteric lymph nodes upon supplementation with Conjugated Linoleic Acid during gestation and suckling

Background Diet plays a role on the development of the immune system, and polyunsaturated fatty acids can modulate the expression of a variety of genes. Human milk contains conjugated linoleic acid (CLA), a fatty acid that seems to contribute to immune development. Indeed, recent studies carried out in our group in suckling animals have shown that the immune function is enhanced after feeding them with an 80:20 isomer mix composed of c9,t11 and t10,c12 CLA. However, little work has been done on the effects of CLA on gene expression, and even less regarding immune system development in early life. Results The expression profile of mesenteric lymph nodes from animals supplemented with CLA during gestation and suckling through dam's milk (Group A) or by oral gavage (Group B), supplemented just during suckling (Group C) and control animals (Group D) was determined with the aid of the specific GeneChip® Rat Genome 230 2.0 (Affymettrix). Bioinformatics analyses were performed using the GeneSpring GX software package v10.0.2 and lead to the identification of 89 genes differentially expressed in all three dietary approaches. Generation of a biological association network evidenced several genes, such as connective tissue growth factor (Ctgf), tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (Timp1), galanin (Gal), synaptotagmin 1 (Syt1), growth factor receptor bound protein 2 (Grb2), actin gamma 2 (Actg2) and smooth muscle alpha actin (Acta2), as highly interconnected nodes of the resulting network. Gene underexpression was confirmed by Real-Time RT-PCR. Conclusions Ctgf, Timp1, Gal and Syt1, among others, are genes modulated by CLA supplementation that may have a role on mucosal immune responses in early life.

Immunomodulation by conjugated linoleic acid (CLA) in early life

Conjugated linoleic acid (CLA) has been reported to exert beneficial physiological effects on body composition and the immune system. However, little information is available on the influence of CLA on immune function during early life periods. The present study evaluates the effect of feeding an 80:20 mixture of cis-9,trans-11- and trans-10,cis-12-CLA isomers duringgestation, suckling and early infancy on the systemic and mucosal immune responses of Wistar rats at three different time points: at the end of the suckling period (21-day-old rats), in early infancy (28-day-old rats), and later in life (adulthood). Cis-9,trans-11- and trans-10,cis-12-CLA isomers were detected in the milk of CLA-fed dams and in the plasma of all CLA-supplemented pups, and the highest content was achieved in those rats supplemented over the longest period. Dietary supplementation with that CLA mix enhances the systemic production of the main in vivo and ex vivo immunoglobulin (Ig) isotypes in 21- and 28-day-old rats. Moreover, CLA supplementation during suckling and early infancy also enhances the humoral immune defenses at intestinal level, by means of mucosal IgA increase, whereas down-regulates thesystemic lymphoproliferative response. Finally, we described herein how feeding a diet enriched with the same isomer mix of cis9,trans11- and trans10,cis12-CLA from gestation to adulthood improves the capacity of adult rats to achieve a specific systemic and mucosal immune responses. All these data support the immunomodulatory effects of dietary supplementation of CLA, particularly of the cis9,trans11-CLA isomer, during early stages of life on immune system development, as well as the long-term effects on the specific immune response in adult age.

Evolució i estabilitat d’àcids grassos i vitamines antioxidants a la llet materna

Recerca realitzada durant el periode Gener 2006-Abril 2007, a la Facultat de Farmàcia de la Universitat de Barcelona sota la direcció de la Dra. M. Carmen López Sabater. La nutrició durant els primers anys de vida té una enorme importància, amb repercussions en el creixement i desenvolupament del nen i en les possibles malalties futures. Tenint en compte que la llet materna és l’aliment ideal per al nadó durant els primers sis mesos de vida, és important conéixer la composició nutricional de la mateixa i la seva evolució al llarg de la lactància (calostre, llet de transició i madura). La llet conté nutrients majoritaris (proteïnes, carbohidrats i lípids) i nutrients minoritaris, com vitamines i minerals. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació d'àcids grassos (AG) i Àcid Linoleic Conjugat (CLA) en llet materna per Cromatografia de Gasos "fast" (fast-GC), permetent reduir el temps d'anàlisi considerablement en comparació amb els mètodes utilitzats fins el moment. La repetibilitat i reproducibilitat trobades han estat bones, amb coeficients de variació inferiors al 10% en tots els casos. L'aplicació a 6 mostres de llet materna ha demostrat que es tracta d'un mètode senzill, ràpid, eficient i pràctic per a l'anàlisi rutinari d'un elevat nombre de mostres. També s'ha començat a desenvolupar un mètode per a l'anàlisi dels anàlegs de tocoferol de la llet materna, degut a l'interès de la vitamina E com a antioxidant natural. És un mètode per Cromatografia Líquida d'Ultra Resolució (UPLC) amb detecció per Fluorescència (FD) i per Photodiode Array (PDA) que permet treballar amb quantitats de mostra petites mantenint o inclús millorant la sensibilitat i reduint el temps d’anàlisi.

Prediction of subcutaneous fatty acid composition from ham of CLA fed boars and gilts using a NIRS fiber optic probe

The aim of this work was the use of NIR technology by direct application of a fiber optic probe on back fat to analyze the fatty acid composition of CLA fed boars and gilts. 265 animals were fed 3 different diets and the fatty acid profile of back fat from Gluteus medius was analyzed using gas chromatography and FT-NIR. Spectra were acquired using a Bruker Optics Matrix-F duplex spectrometer equipped with a fiber optic probe (IN-268-2). Oleic and stearic fatty acids were predicted accurately; myristic, vaccenic and linoleic fatty acids were predicted with lower accuracy, while palmitic and α-linolenic fatty acids were poorly predicted. The relative percentage of fatty acids and NIR spectra showed differences in fatty acid composition of back fat from pigs fed CLA which increased the relative percentage of SFA and PUFA while MUFA decreased. Results suggest that a NIR fiber optic probe can be used to predict total saturated and unsaturated fatty acid composition, as well as the percentage of stearic and oleic. NIR showed potential as a rapid and easily implemented method to discriminate carcasses from animals fed different diets.

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Estudi de la degradació anaeròbia de tres contaminants emergents: àcid clofíbric, carbamazepina i ibuprofè

En el present estudi s’ha fet un seguiment baromètric de la producció de biogàs de tres compostos farmacèutics mitjançant tests de degradació anaeròbia. El llot del digestor anaerobi de l’estació depuradora d’aigües residuals (EDAR) de Granollers s’ha emprat com a inòcul. En un primer experiment, s’ha fet l’estudi de l’etapa metanogènica, amb metanol com a substrat i les concentracions de 5, 10 i 20 mg·L-1 d’àcid clofíbric (CLOFI, regulador lípid), ibuprofè (IBU, anti-inflamatori) i carbamazepina (CARBA, antiepilèptic/analgèsic). En un segon experiment, s’ha estudiat l’etapa acetogènica, amb àcid propiònic com a substrat i amb concentracions de 20 i 100 mg·L-1 dels mateixos fàrmacs. Per una banda, en el primer experiment, no s’ha observat degradació dels fàrmacs i cap d’ells presenta toxicitat pel llot anaerobi. CARBA i IBU s’adsorbeixen majoritàriament a la fase sòlida. Per altra banda, en l’etapa acetogènica ni CARBA ni IBU s’han degradat i tampoc presenten toxicitat en cap de les concentracions provades. Com en el cas anterior, la majoria d’aquests fàrmacs queda adsorbit en el llot. En canvi, CLOFI es degrada en 100 mg·L-1 de concentració donant com a producte intermedi un metabòlit.

Paper de RIP140 en la fisiopatogenia de la adrenoleucodistròfia lligada a l'X.

La adrenoleucodistrofia ligada al X (X-ALD) es un enfermedad neurometabólica fatal caracterizada por una desmielinización cerebral progresiva infantil (CCALD) o por una neurodegeneración de la médula espinal (adrenomieloneuropatía, AMN), insuficiencia adrenal y acumulación de ácidos grasos de cadena muy larga (AGCML) como el ácido hexacosanoico (C26:0) en tejidos. La enfermedad está causada por mutaciones en el gen ABCD1 el cual codifica para un transportador peroxisomoal que importa AGCML. El ratón knockout para Abcd1 (Abcd1-) desarrolla alteraciones en la médula espinal que mimetizan el modelo de enfermedad AMN con inicio de los síntomas a los 20 meses. Previamente, nuestro grupo evidenció mediante análisis de transcriptómica, una desregulación mitocondrial en el modelo murino Abcd1- . En este trabajo demostramos que tanto en el ratón Abcd1- como en la sustancia blanca afectada de pacientes X-ALD hay una depleción mitocondrial. Para poder explicar esta depleción, estudiamos los niveles de un repressor de la biogenesis mitocondrial, RIP140. En cultivo organotípico de cortes de médula espinal observamos un aumento de los niveles proteicos de RIP140 en el ratón Abcd1- y también un aumento mediado por C26:0. Estos resultados indican que la sobreexpresión de RIP140 puede ser la responsable de la depleción mitocondrial presente en el ratón Abcd1- y una posible nueva diana terapèutica para la X-ALD.

Teleost fish larvae adapt to dietary arachidonic acid supply through modulation of the expression of lipid metabolism and stress response genes

Dietary fatty acid supply can affect stress response in fish during early development. Although knowledge on the mechanisms involved in fatty acid regulation of stress tolerance is scarce, it has often been hypothesised that eicosanoid profiles can influence cortisol production. Genomic cortisol actions are mediated by cytosolic receptors which may respond to cellular fatty acid signalling. An experiment was designed to test the effects of feeding gilthead sea-bream larvae with four microdiets, containing graded arachidonic acid (ARA) levels (0·4, 0·8, 1·5 and 3·0 %), on the expression of genes involved in stress response (steroidogenic acute regulatory protein, glucocorticoid receptor and phosphoenolpyruvate carboxykinase), lipid and, particularly, eicosanoid metabolism (hormone-sensitive lipase, PPARα, phospholipase A2, cyclo-oxygenase-2 and 5-lipoxygenase), as determined by real-time quantitative PCR. Fish fatty acid phenotypes reflected dietary fatty acid profiles. Growth performance, survival after acute stress and similar whole-body basal cortisol levels suggested that sea-bream larvae could tolerate a wide range of dietary ARA levels. Transcription of all genes analysed was significantly reduced at dietary ARA levels above 0·4 %. Nonetheless, despite practical suppression of phospholipase A2 transcription, higher leukotriene B4 levels were detected in larvae fed 3·0 % ARA, whereas a similar trend was observed regarding PGE2 production. The present study demonstrates that adaptation to a wide range of dietary ARA levels in gilthead sea-bream larvae involves the modulation of the expression of genes related to eicosanoid synthesis, lipid metabolism and stress response. The roles of ARA, other polyunsaturates and eicosanoids as signals in this process are discussed.

Estudi de la relació estructura-funció de les proteïnes CPT1

En aquest treball s’ha analitzat la relació estructura-funció dels enzims CPT1, o Carnitina palmitoïltransferasa 1, que catalitza la reacció de transesterificació dels àcids grassos de cadena llarga a acil-carnitines, per tal que puguin accedir a la matriu mitocondrial i ser oxidats. Aquest enzim es troba estrictament regulat per malonil-CoA, primer intermediari de la síntesi d’àcids grassos, establint-se així una regulació coordinada entre la formació i la degradació de grasses. S’han estudiat els tres isotips de CPT1 descrits fins al moment: CPT1A, CPT1B i CPT1C. Mitjançant l’expressió heteròloga de mutants de CPT1A de rata i CPT1B de porc en el llevat P. pastoris, s’ha estudiat l’efecte sobre la inhibició per malonil-CoA de petits canvis en la seva estructura, per tal de trobar una relació entre la seva funció enzimàtica i la disposició conformacional de la proteïna. Segons els resultats obtinguts, el residu Glu590 de CPT1A de rata estaria impedint la unió de l’inhibidor, mentre que el residu Met593 estaria afavorint aquesta unió. Els estudis amb l’enzim CPT1B de porc demostraren l’existència d’un determinant positiu per la sensibilitat al malonil-CoA en els primers 18 residus de la proteïna, i definiren la posició Glu17 com la responsable de l’alta afinitat a la carnitina i la baixa sensibilitat a la inhibició per malonil-CoA (8). Es clonà i caracteritzà la regió promotora del gen de CPT1C humana, amb la intenció d’analitzar la funcionalitat de putatius elements de resposta identificats in silico. Cap dels elements estudiats resultà ser funcional in vivo. A més, es demostrà que la manca d’activitat catalítica de la proteïna no és deguda a l’extensió C-terminal que presenta respecte els isotips A i B, tot i presentar un alt percentatge d’identitat de seqüència. S’ha amplificat una isoforma humana de CPT1C (Pubmed Acc. Num. AK299866), corresponent a la regió carboxiterminal de la proteïna, que es pretén utilitzar per obtenir el primer cristall de la part soluble d’una proteïna CPT1.     

Producció de carn fresca de porc enriquida amb àcid linoleic conjugat (CLA)

Estudi de l’efecte de la inclusió de l’àcid linoleic conjugat (CLA) en la dieta de porcs d’engreix, concretament, les variables relacionades amb els rendiments d’engreix, la qualitat d’aploms dels animals, la qualitat de la canal, i la qualitat de la carn, incloent la qualitat i quantitat del greix intramuscular i subcutani

Protein phosphatase inhibition assays for okadaic acid detection in shellfish: matrix effects, applicability and comparison with LC-MS/MS analysis

The applicability of the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) to the determination of okadaic acid (OA) and its acyl derivatives in shellfish samples has been investigated, using a recombinant PP2A and a commercial one. Mediterranean mussel, wedge clam, Pacific oyster and flat oyster have been chosen as model species. Shellfish matrix loading limits for the PPIA have been established, according to the shellfish species and the enzyme source. A synergistic inhibitory effect has been observed in the presence of OA and shellfish matrix, which has been overcome by the application of a correction factor (0.48). Finally, Mediterranean mussel samples obtained from Rı´a de Arousa during a DSP closure associated to Dinophysis acuminata, determined as positive by the mouse bioassay, have been analysed with the PPIAs. The OA equivalent contents provided by the PPIAs correlate satisfactorily with those obtained by liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC–MS/MS).

Conjugation of genetically-engineered protein phosphatases to magnetic particles for okadaic acid detection

This work presents the functional characterisation of a protein phosphatase 2A (PP2A) catalytic subunit obtained by genetic engineering and its conjugation to magnetic particles (MPs) via metal coordination chemistry for the subsequent development of assays for diarrheic lipophilic marine toxins. Colorimetric assays with free enzyme have allowed the determination of the best enzyme activity stabiliser, which is glycerol at 10%. They have also demonstrated that the recombinant enzyme can be as sensitive towards okadaic acid (OA) (LOD=2.3μg/L) and dinophysistoxin-1 (DTX-1) (LOD=15.2μg/L) as a commercial PP2A and, moreover, it has a higher operational stability, which makes possible to perform the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) with a lower enzyme amount. Once conjugated to MPs, the PP2A catalytic subunit still retains its enzyme activity and it can also be inhibited by OA (LOD=30.1μg/L).

Changes of the mucosal N3 and N6 fatty acid status occur early in the colorectal adenoma-carcinoma sequence

Despite data favouring a role of dietary fat in colonic carcinogenesis, no study has focused on tissue n3 and n6 fatty acid (FA) status in human colon adenoma-carcinoma sequence. Thus, FA profile was measured in plasma phospholipids of patients with colorectal cancer (n = 22), sporadic adenoma (n = 27), and normal colon (n = 12) (control group). Additionally, mucosal FAs were assessed in both diseased and normal mucosa of cancer (n = 15) and adenoma (n = 21) patients, and from normal mucosa of controls (n = 8). There were no differences in FA profile of both plasma phospholipids and normal mucosa, between adenoma and control patients. There were considerable differences, however, in FAs between diseased and paired normal mucosa of adenoma patients, with increases of linoleic (p = 0.02), dihomogammalinolenic (p = 0.014), and eicosapentaenoic (p = 0.012) acids, and decreases of alpha linolenic (p = 0.001) and arachidonic (p = 0.02) acids in diseased mucosa. A stepwise reduction of eicosapentaenoic acid concentrations in diseased mucosa from benign adenoma to the most advanced colon cancer was seen (p = 0.009). Cancer patients showed lower alpha linolenate (p = 0.002) and higher dihomogammalinolenate (p = 0.003) in diseased than in paired normal mucosa. In conclusion changes in tissue n3 and n6 FA status might participate in the early phases of the human colorectal carcinogenesis.