A proteomic analysis of the functional effects of fatty acids in NIH 3T3 fibroblasts

Previous studies have demonstrated that long chain fatty acids influence fibroblast function at sub-lethal concentrations. This study is the first to assess the effects of oleic, linoleic or palmitic acids on protein expression of fibroblasts, as determined by standard proteomic techniques. The fatty acids were not cytotoxic at the concentration used in this work as assessed by membrane integrity, DNA fragmentation and the MTT assay but significantly increased cell proliferation. Subsequently, a proteomic analysis was performed using two dimensional difference gel electrophoresis (2D-DIGE) and MS based identification. Cells treated with 50 μM oleic, linoleic or palmitic acid for 24 h were associated with 24, 22, 16 spots differentially expressed, respectively. Among the identified proteins, α-enolase and far upstream element binding protein 1 (FBP-1) are of importance due to their function in fibroblast-associated diseases. However, modulation of α-enolase and FBP-1 expression by fatty acids was not validated by the Western blot technique.

Mechanisms underlying skeletal muscle insulin resistance induced by fatty acids: importance of the mitochondrial function

Insulin resistance condition is associated to the development of several syndromes, such as obesity, type 2 diabetes mellitus and metabolic syndrome. Although the factors linking insulin resistance to these syndromes are not precisely defined yet, evidence suggests that the elevated plasma free fatty acid (FFA) level plays an important role in the development of skeletal muscle insulin resistance. Accordantly, in vivo and in vitro exposure of skeletal muscle and myocytes to physiological concentrations of saturated fatty acids is associated with insulin resistance condition. Several mechanisms have been postulated to account for fatty acids-induced muscle insulin resistance, including Randle cycle, oxidative stress, inflammation and mitochondrial dysfunction. Here we reviewed experimental evidence supporting the involvement of each of these propositions in the development of skeletal muscle insulin resistance induced by saturated fatty acids and propose an integrative model placing mitochondrial dysfunction as an important and common factor to the other mechanisms.

Absorption and metabolism of volatile fatty acids by rumen and omasum

Volatile fatty acids (VFA) absorption and metabolic capacity of rumen and omasum were compared, in vitro. Fragments of rumen wall and omasum laminae were taken from eight adult crossbred bovines. An isolated fragment of the mucosa was fitted in a tissue diffusion chamber. Valeric acid and CrEDTA were added to ruminal fluid and placed on the mucosal side and buffer solution was placed on the serosal side. Fractional absorption rates were measured by exponential VFA:Cr ratio decay over time. Metabolism rate was determined as the difference between VFA absorbed and VFA which appeared on the serosal side over time. Mitotic index was higher in omasum (0.52%) than in rumen epithelium (0.28%). VFA fractional absorption rate was higher in omasum (4.6%/h.cm²) than in rumen (0.4%/h.cm²). Acetate, propionate, butyrate, and valerate showed similar fractional absorption rates in both fragments. Percentage of metabolized acetate and propionate was lower than butyrate and valerate in both stomach compartments. In the rumen, individual VFA metabolism rates were similar (mean of 7.7 , but in the omasum, valerate (90.0 was more metabolized than butyrate (59.6 propionate (69.8 and acetate (51.7 . Correlation between VFA metabolism and mitotic index was positive in the rumen and in the omasum. In conclusion, VFA metabolism and absorption potential per surface of the omasum is higher than that of the rumen. Variations on rumen and omasum absorption capacities occur in the same way, and there are indications that factors capable of stimulating rumen wall proliferation are similarly capable of stimulating omasum walls.

Importance of the proportions of dietary polyunsaturated fatty acids and antioxoidants in larval development of marine fish

La acuicultura es uno de los sectores con mayor crecimiento en la producción animal mundial, con una tasa superior al 5% anual en la última década (Izquierdo et al., 2008). En la acuicultura, el éxito del cultivo de cualquier especie de peces marinos está limitado por la cantidad y la calidad de la producción en masa de sus alevines (Izquierdo y Fernández - Palacios, 1997). Por lo tanto, para cubrir las crecientes demandas de la producción de semillas, es necesario mejorar la calidad nutritiva de sus larvas, lo cual todavía constituye una de las principales limitaciones para el desarrollo del cultivo de especies de peces marinos (Watanabe et al., 1983; Yúfera y Pascual, 1984; Sargent et al. 1997; Izquierdo et al., 2000). Aunque la producción Mediterránea del cultivo de peces marinos se ha incrementado en varias especies, la dorada Sparus aurata continúa siendo la especie mas cultivada (Izquierdo, 2005), con una producción anual de alevines que supera los 120 millones/ año. La demanda de alevines de buena calidad está aumentando a un ritmo del 10% anual, pero el éxito de la producción de los juveniles se ve muy afectado por la eficacia de la primera alimentación y la calidad nutricional de la dieta de arranque (Kolkovski et al., 1993; Sargent et al., 1997; Izquierdo et al., 2000). En general, la dorada y la lubina europea (Dicentrarchus labrax) son las especies más importantes de peces marinos criados en la región mediterránea y han caracterizado el desarrollo de la acuicultura marina en esta región en las últimas tres décadas (FAO, 1999). Además, en la producción, de ambas especies, se prevee una mayor expansión (Basurco y Abellán, 1999). Sin embargo, a pesar de que el engorde de estas especies está bien controlado, el conocimiento de sus necesidades nutricionales, en comparación con otras especies como salmónidos y carpas, sigue siendo incompleto (NRC, 1993). Por lo tanto, para obtener un mejor crecimiento y una mayor tasa de supervivencia, es esencial una dieta que responda a las necesidades nutricionales de las larvas, tanto cualitativas como cuantitativas (Kolkovski et al., 1993; Sargent et al., 1997). Además, incluso antes de que comience el desarrollo larvario, los huevos de los peces deben contener todos los nutrientes que cubran los requerimientos adecuados para el desarrollo del embrión (Izquierdo y Fernández - Palacios, 1997). En los últimos años, las investigaciones han prestado gran atención a la importancia de los lípidos dietéticos para larvas de peces marinos (Izquierdo et al., 2003), puesto que son esenciales para el crecimiento y el desarrollo de los mismos (Watanabe, 1982; Sargent et al., 1999a). Como reflejo de esta importancia, la dieta para dorada y lubina se ha convertido en una dieta altamente energética (25% de lípidos) en comparación con la década anterior (12% de lípidos) (Izquierdo et al., 2003). Los lípidos dietéticos proporcionan una fuente rica de energía y fosfolípidos y son fundamentales para la estructura de las biomembranas. Los lípidos dietéticos también sirven como vehículos para la absorción de otros nutrientes, como las vitaminas liposolubles A, D, E, y K, y pigmentos naturales o sintéticos. Los lípidos son componentes de las hormonas y precursores para la síntesis de diversos metabolitos funcionales, como las prostaglandinas y otros eicosonoides. Además, los lípidos dietéticos son reconocidos como uno de los factores nutricionales más importantes que afectan el crecimiento y la supervivencia de las larvas (Watanabe et al., 1983), porque constituyen materiales esenciales para la formación normal de célula, las membranas de los tejidos y el desarrollo de órganos (Izquierdo et al., 1998, 2003; Pousaò et al., 2003). Sin embargo, la utilización de los lípidos dietéticos por las larvas puede verse afectada directa o indirectamente por varios cambios morfológicos y fisiológicos que ocurren durante el desarrollo larvario. En los últimos años ha habido más interés en todos estos aspectos nutricionales de los lípidos en las larvas de peces, debido a la importancia de utilización de los lípidos dieteticos para el óptimo crecimiento y supervivencia larvaria (Izquierdo et al., 2000).

Effects of dietary fatty acids on patterns of early mineralisation and bone formation in the axial skeleton of Sparus aurata (Linnaeus, 1758)

Máster Oficial en Cultivos Marinos. VI Máster Internacional en Acuicultura. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del Título de Máster Oficial en Cultivos Marinos, otorgado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC), el Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM), y el Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos de Zaragoza (CIHEAM)

First evidences of the effect of polyunsaturated fatty acids in fish neural activity and their implications in behaviour

Programa de doctorado: Acuicultura: producción controlada de animales acuáticos; Grupo de Investigación en Acuicultura (GIA)

Salume arricchito in acidi grassi polinsaturi omega-3: controllo delle caratteristiche sensoriali in relazione ad un possibile incremento di ossidabilità della frazione lipidica durante la shelf-life.

Questa relazione finale è stata frutto di un lavoro sperimentale svolto in collaborazione con un’azienda del territorio ed ha avuto come obiettivo principale quello di verificare i parametri qualitativi e compositivi di una nuova tipologia di salume in fase di studio. L’azienda sta studiando una nuova tipologia di “prodotto funzionale” addizionando componenti ad attività nutraceutica al salame ottenuto da sole parti magre di suino. L’intenzione dell’azienda è di arricchire il proprio prodotto con acidi grassi polinsaturi della serie omega-3 (da olio di semi di lino), noti per gli effetti benefici che possono esercitare sulla salute umana. A questo scopo, sul prodotto di nuova formulazione (ed in parallelo sul prodotto a formulazione classica e su un prodotto del tutto simile commercializzato da un’altra azienda) sono state effettuate sia la determinazione della percentuale lipidica, al fine di individuare il quantitativo totale di grasso, che una caratterizzazione gascromatografica del profilo quali-quantitativo in acidi grassi, analsi fondamentale per verificare la conformità con i requisiti indicati dal Reg. 1924/06, e successive modifiche, previsti per le indicazioni da inserire in etichetta (claims). Inoltre, è stato importante controllare che la concentrazione voluta di acido alfa-linolenico si mantenga tale durante tutto il periodo di shelf-life del prodotto (45 gg), perciò per soddisfare quest’ultima finalità, le analisi sono state eseguite sia all’inizio (T0) che alla fine (T1) della vita commerciale del prodotto. E’ apparso poi fondamentale monitorare un possibile decadimento/modifica della qualità organolettica del prodotto di nuova formulazione, a causa del possibile aumento di ossidabilità della frazione lipidica causata da una maggiore presenza di acidi grassi polinsaturi; ed infine, con l’intento di verificare se la nuova formulazione potesse comportare una variazione significativa delle caratteristiche sensoriali del prodotto, sono stati condotti un test descrittivo quantitativo (QDA), in grado di descrivere il profilo sensoriale del prodotto ed un test discriminante qualitativo (metodo triangolare) capace di valutare l’eventuale comparsa di cambiamenti in seguito alle modifiche apportate al prodotto; per ultimo è stato poi eseguito un test affettivo quantitativo (test di preferenza, condotto su scala di laboratorio) in grado fornire informazioni sul gradimento e di evidenziare i principali vettori che guidano le scelte dei consumatori. I risultati delle analisi chimiche e sensoriali, eseguite per soddisfare tali richieste, hanno evidenziato come il salume presenti un quantitativo di tali acidi grassi polinsaturi in linea con il claim “Alimento fonte di acidi grassi omega-3”, (requisiti indicati dal Reg. 1924/06 e successive modifiche), risultato confermato sia all’inizio che al termine della vita commerciale del prodotto (pari a circa 45 giorni). Inoltre, esso risulta essere piuttosto interessante dal punto di vista nutrizionale, poiché caratterizzato da un contenuto di grasso per la categoria dei salumi, relativamente limitato, pari a circa il 15%, con percentuali più favorevoli in acidi grassi insaturi. L’analisi del profilo sensoriale condotta ad inizio shelf-life ha invece evidenziato come questa tipologia di prodotto sia caratterizzata sia al gusto che all’olfatto da note più sapide e speziate , oltre ad una maggiore consistenza della fetta, rispetto agli altri campioni analizzati, mentre i risultati relativi al termine della shelf-life hanno evidenziato come esso tenda ad essere soggetto ad alterazioni sensoriali rilevabili proprio al termine della fase di conservazione dovute nello specifico alla formazione di composti responsabili dell’odore di rancido. I test discriminanti, condotti con giudici non allenati, non hanno invece fatto registrare differenze sensoriali significative tra il prodotto con formulazione classica e quello di nuova formulazione, confrontati ad inizio e a fine shelf-life. Riassumendo, dai risultati ottenuti da questo lavoro sperimentale, il prodotto di nuova formulazione, arricchito in acidi grassi polinsaturi della serie omega-3, risulta essere in linea con il claim “Alimento fonte di acidi grassi omega-3”, presenta in generale un contenuto di grasso totale inferiore a quello di altre tipologie di salumi ed un rapporto più favorevole tra acidi grassi insaturi e saturi, per questo può essere considerato un prodotto interessante dal punto di vista della salute e della nutrizione. Proprio per la sua formulazione più ricca in acidi grassi polinsaturi, tende però a fine shelf-life a presentare una leggera nota di rancido, riconducibile ad una maggiore ossidabilità della frazione lipidica. Tale variazione sensoriale è risultata comunque percepita solo da un panel allenato, mentre un test di tipo discriminante, condotto con giudici non allenati, non ha messo in luce differenze significative tra il salume di nuova formulazione e quello con formulazione classica né all’inizio, né al termine della vita commerciale del prodotto.

Salume arricchito in acidi grassi polinsaturi omega-3: controllo di parametri chimici qualitativi e compositivi in relazione ad un possibile incremento di ossidabilita’ della frazione lipidica durante la shelf-life

Questa relazione finale è incentrata sul lavoro sperimentale richiesto dalla collaborazione con l’azienda Natural Salumi ed ha come obiettivo principale quello di verifica dei parametri qualitativi e compositivi di una nuova tipologia di salume in fase di studio. L’azienda ha infatti messo a punto un nuovo “prodotto funzionale” addizionando componenti aventi attività nutraceutica al salame ottenuto da sole parti magre di suino (tipo NaturalFetta) e si propone di arricchire il proprio prodotto con acidi grassi polinsaturi della serie omega-3 (da olio di semi di lino), noti per gli effetti benefici esercitati sulla salute umana. Sul prodotto di nuova formulazione si effettueranno sia la determinazione della percentuale lipidica mediante metodo ufficiale Soxhlet ed automatizzato Soxtec, al fine di individuare il quantitativo totale della parte grassa, che una caratterizzazione del profilo quali-quantitativo in acidi grassi, fondamentale per verificare la conformità con i requisiti indicati dal Reg. 1924/06 (e successivi come il Reg. UE 432/2012) previsti per le indicazioni da inserire in etichetta (claims) per i prodotti arricchiti con acidi grassi polinsaturi (PUFA). La determinazione del profilo in acidi grassi e, nello specifico, del contenuto in acido -linolenico, sarà realizzata mediante gascromatografia previa estrazione della frazione lipidica dei salumi con metodo di Folch modificato, che prevede un'estrazione solido-liquido. La concentrazione di acido alfa-linolenico sarà inoltre monitorata durante tutto il periodo di shelf-life del prodotto (45 gg) al fine di valutare eventuali variazioni durante la conservazione. Per soddisfare quest’ultima finalità, le analisi saranno eseguite sia all’inizio (T0) che alla fine (T1) della vita commerciale del prodotto. Le stesse analisi verranno inoltre condotte sia sul prodotto a formulazione classica che su un prodotto del tutto simile, commercializzato da un’altra azienda e considerato come leader di mercato. In relazione ad un possibile aumento di ossidabilità della frazione lipidica, sarà realizzato un controllo dei parametri chimici, qualitativi e compositivi, con particolare riferimento ai prodotti di ossidazione del colesterolo (date le loro implicazioni in ambito biomedico). La maggiore presenza in formulazione di acidi grassi polinsaturi potrebbe infatti favorire un incremento dei COPs (Cholesterol Oxidation Products), che saranno separati, identificati e quantificati mediante la procedura SPE/GC-MS (estrazione e purificazione in fase solida accoppiata ad analisi gascromatografica con rivelazione mediante spettrometria di massa).

Interactions between the gut microbiota, short-chain fatty acids and the immune system in pediatric patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation

The gut microbiota (GM) is essential for human health and contributes to several diseases; indeed it can be considered an extension of the self and, together with the genetic makeup, determines the physiology of an organism. In this thesis has been studied the peripheral immune system reconstitution in pediatric patients undergoing allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (aHSCT) in the early phase; in parallel, have been also explored the gut microbiota variations as one of the of primary factors in governing the fate of the immunological recovery, predisposing or protecting from complications such as the onset of acute graft-versus-host disease (GvHD). Has been demonstrated, to our knowledge for the first time, that aHSCT in pediatric patients is associated to a profound modification of the GM ecosystem with a disruption of its mutualistic asset. aGvHD and non-aGvHD subjects showed differences in the process of GM recovery, in members abundance of the phylum Bacteroidetes, and in propionate fecal concentration; the latter are higher in the pre-HSCT composition of non-GvHD subjects than GvHD ones. Short-chain fatty acids (SCFAs), such as acetate, butyrate and propionate, are end-products of microbial fermentation of macronutrients and distribute systemically from the gut to blood. For this reason, has been studied their effect in vitro on human DCs, the key regulators of our immune system and the main player of aGvHD onset. Has been observed that propionate and, particularly, butyrate show a strong and direct immunomodulatory activity on DCs reducing inflammatory markers such as chemokines and interleukins. This study, with the needed caution, suggests that the pre-existing GM structure can be protective against aGvHD onset, exerting its protective role through SCFAs. They, indeed, may regulate cell traffic within secondary lymphoid tissues, influence T cell development during antigen recognition, and, thus, directly shape the immune system.

A component of the mitochondrial outer membrane proteome of T. brucei probably contains covalent bound fatty acids

A subclass of eukaryotic proteins is subject to modification with fatty acids, the most common of which are palmitic and myristic acid. Protein acylation allows association with cellular membranes in the absence of transmembrane domains. Here we examine POMP39, a protein previously described to be present in the outer mitochondrial membrane proteome (POMP) of the protozoan parasite Trypanosoma brucei. POMP39 lacks canonical transmembrane domains, but is likely both myristoylated and palmitoylated on its N-terminus. Interestingly, the protein is also dually localized on the surface of the mitochondrion as well as in the flagellum of both insect-stage and the bloodstream form of the parasites. Upon abolishing of global protein acylation or mutation of the myristoylation site, POMP39 relocates to the cytosol. RNAi-mediated ablation of the protein neither causes a growth phenotype in insect-stage nor bloodstream form trypanosomes.