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.

Nuevas tendencias en el análisis de ácidos grasos

El análisis de ácidos grasos es de gran interés para la industria cárnica por las implicaciones tecnológicas, nutricionales y sensoriales que se derivan de su composición (Nicolau y Kokotos, 2004; Sédébio y Christie, 1998; Livisay et al. 2000). Además se han estudiando de forma muy intensa la influencia del sexo, raza, peso y alimentación en la composición y distribución de los ácidos grasos tanto en el tejido muscular como en el subcutáneo (De Smet et al. 2004). La tendencia a modificar la composición de los ácidos grasos a través de la dieta ha motivado la necesidad de métodos de análisis más precisos y exactos para poder determinar la concentración de ácidos grasos, como por ejemplo algunos del tipo n-3: linolénico, eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA); y otros que han adquirido importancia tanto por sus propiedades en producción animal como por su efecto sobre la salud humana, como el CLA y los ácidos grasos trans. La separación de los isómeros del CLA es un análisis muy complejo y fundamental para poder calcular las concentraciones de los isómeros más activos (Winkler y Steinhart, 2001); esta dificultad se puede extender a los ácidos grasos trans de los ácidos grasos oleico, linoleico y linolénico. La forma más extendida de cálculo de la composición de ácidos grasos es la de los porcentajes normalizados. Sin embargo, cada vez es más importante el cálculo de las concentraciones de ácidos grasos lo que requiere la validación del método de modo más complejo. Los diferentes métodos de extracción pueden producir concentraciones diferentes, por ello es un aspecto a considerar como previo. El método de extracción más extendido, sin considerar el método oficial para la determinación de grasa total, es el descrito por Folch et al. 1957. Este método ha sido modificado con variantes pero que mantienen el mismo principio de extracción basado en la mezcla de cloroformo y metanol para poder extraer tanto lípidos neutros como polares. Dado el uso de cloroformo se han propuesto otras soluciones de extracción como el hexano:2- propanol, pero que no han sido aplicadas de modo importante. Una vez extraídos los lípidos se han de saponificar para liberar los ácidos grasos y a continuación formar los ésteres metílicos que se separaran mediante cromatografía de gases. Para producir los ésteres metílicos de los ácidos grasos existen varios métodos que ofrecen resultados comparables pero no completamente similares. Por lo cual este es otro elemento a considerar, sobre todo si se desea identificar ácidos grasos mediante cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS).

Determinació de diferents compostos bioactius en ingredients naturals per a l'elaboració de bombons funcionals amb beneficis cardiovasculars

Durant les darreres dècades, i degut, principalment, a un canvi en els hàbits alimentaris, hi ha hagut un augment a nivell mundial de malalties cròniques (l’obesitat, malalties cardiovasculars, etc.). En els països mediterranis hi ha menys incidència d’aquestes malalties i sembla ser que això es deu a l’anomenada dieta mediterrània. La dieta mediterrània es caracteritza per una combinació d’oli d’oliva com a grassa principal, verdures, hortalisses i fruites en abundància, lleguminoses, fruits secs, formatges i iogurt, peix, pa, pasta, cereals i els seus derivats i un consum moderat de vi i carns. Aquest model alimentari, ric en tocoferols, fitosterols i fitoestanols que ajuden a reduir el contingut de colesterol en sang, fa que en les poblacions mediterrànies hi hagi menys incidència de malalties cardiovasculars. Aquests compostos inhibeixen el deteriorament oxidatiu dels olis, actuen com agent antipolimerització per olis de fregir. Tenen capacitat de reduir els nivells de colesterol, evitant la incidència de malalties cardiovasculars. Els fitoesterols y fitoestanols es poden trobar en forma lliure o esterificada amb àcids grassos, àcids fenòlics i glucosa. Els objectius d’ aquest treball han estat, primer en el desenvolupament de mètodes d'anàlisi ràpids, fiables i robusts dels tocoferols, fitoesterols i fitoestanols i la seva aplicació en fruits sec, oli de segó, oli de pinyol de raïm i productes que els continguin. El primer mètode va estar basat en la cromatografía líquida (HPLC-DAD) amb extracció en fase sòlida (SPE) com tècnica alternativa a la saponificació para la determinació de fitoesterols lliures. Aquest mètode va estar aplicada a mostres de bombons que contenia fitoesterols. El segon mètode va estar basat en la cromatografia de gasos (GCFID) amb aponificació i SPE per quantificar fitoesterols i fitoestanols lliures, esterificats i totals. En els documents annexos es descriuen a profunditat els mètodes desenvolupats.

Influencia del Inmuno-estimulador G1M! en la dieta de las doradas juveniles

Tradicionalment, els peixos marins s'han alimentat amb dietes altes en lípids amb ingredients d'origen marí, que contenen els àcids grassos essencials per a aquestes espècies. El subministrament dels olis i les farines de peix s'han vist afectats per l'augment de la ramaderia intensiva incloent l'aqüicultura i els fenòmens naturals que afecten la producció del mar. En diversos estudis s'ha observat que les dietes poden afectar la salut dels peixos cultivats. La quantitat i qualitat dels macronutrients, així com les vitamines i minerals essencials, poden afectar tant la incidència com la gravetat de determinades malalties infeccioses dels peixos. Alguns canvis en les dietes, encara que siguin molt subtils, poden influir greument en la capacitat de l'organisme de resistir els patògens oportunistes. Aquestes malalties microbianes causen grans pèrdues a l'aqüicultura intensiva i necessiten ser controlades per millorar el benestar dels animals i el benefici econòmic. Hi ha diferents tipus de substàncies conegudes per actuar com a immunoestimulants, però només unes poques són aptes per a la seva utilització en l'aqüicultura. Aquests immunoestimulants són extractes biològics i substàncies químiques sintètiques que estimulen la resposta immune mitjançant la promoció de la funció de cèl•lules fagocítiques.

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.     

Creació d'un consorci de microorganismes per l'eliminació de fòsfor a partir de fonts de carboni alternatives

L'existència d’una font de carboni adequada per l’eliminació biològica de fòsfor, és un factor decisiu per l'eliminació de fòsfor de les aigües residuals urbanes. Per a les aigües residuals amb baix contingut d'àcids grassos volàtils és necessària l’addició d’alguna font de carboni externa. El metanol és la font de carboni més utilitzada en processos a EDAR (p.ex. desnitrificació), degut al seu baix cost. Malgrat això, varis estudis proven que per l’eliminació biològica de fòsfor, aquest, no és una bona alternativa. En aquest estudi es desenvolupa un consorci amb la biomassa de digestió anaeròbia i biomassa acumuladora de polifosfat (PAO). El propòsit del consorci és la degradació de metanol en AGV, per obtenir l'activitat EBPR. A més, aquest estudi mostra la viabilitat de substituir en el consorci el metanol per altres fonts de carboni.

Cholesterol and Fatty Acids Regulate Dynamic Caveolin Trafficking through the Golgi Complex and between the Cell Surface and Lipid Bodies

Caveolins are a crucial component of plasma membrane (PM) caveolae but have also been localized to intracellular compartments, including the Golgi complex and lipid bodies. Mutant caveolins associated with human disease show aberrant trafficking to the PM and Golgi accumulation. We now show that the Golgi pool of mainly newly synthesized protein is detergent-soluble and predominantly in a monomeric state, in contrast to the surface pool. Caveolin at the PM is not recognized by specific caveolin antibodies unless PM cholesterol is depleted. Exit from the Golgi complex of wild-type caveolin-1 or -3, but not vesicular stomatitis virus-G protein, is modulated by changing cellular cholesterol levels. In contrast, a muscular dystrophy-associated mutant of caveolin-3, Cav3P104L, showed increased accumulation in the Golgi complex upon cholesterol treatment. In addition, we demonstrate that in response to fatty acid treatment caveolin can follow a previously undescribed pathway from the PM to lipid bodies and can move from lipid bodies to the PM in response to removal of fatty acids. The results suggest that cholesterol is a rate-limiting component for caveolin trafficking. Changes in caveolin flux through the exocytic pathway can therefore be an indicator of cellular cholesterol and fatty acid levels.

Nutritional and insulin regulation of fatty acid synthetase and leptin gene expression through ADD1/SREBP1.

The ability to regulate specific genes of energy metabolism in response to fasting and feeding is an important adaptation allowing survival of intermittent food supplies. However, little is known about transcription factors involved in such responses in higher organisms. We show here that gene expression in adipose tissue for adipocyte determination differentiation dependent factor (ADD) 1/sterol regulatory element binding protein (SREBP) 1, a basic-helix-loop-helix protein that has a dual DNA-binding specificity, is reduced dramatically upon fasting and elevated upon refeeding; this parallels closely the regulation of two adipose cell genes that are crucial in energy homeostasis, fatty acid synthetase (FAS) and leptin. This elevation of ADD1/SREBP1, leptin, and FAS that is induced by feeding in vivo is mimicked by exposure of cultured adipocytes to insulin, the classic hormone of the fed state. We also show that the promoters for both leptin and FAS are transactivated by ADD1/SREBP1. A mutation in the basic domain of ADD1/SREBP1 that allows E-box binding but destroys sterol regulatory element-1 binding prevents leptin gene transactivation but has no effect on the increase in FAS promoter function. Molecular dissection of the FAS promoter shows that most if not all of this action of ADD1/SREBP1 is through an E-box motif at -64 to -59, contained with a sequence identified previously as the major insulin response element of this gene. These results indicate that ADD1/SREBP1 is a key transcription factor linking changes in nutritional status and insulin levels to the expression of certain genes that regulate systemic energy metabolism.

Mitochondrial Fatty Acid Oxidation in Obesity

Significance: Current lifestyles with high-energy diets and little exercise are triggering an alarming growth in obesity. Excess of adiposity is leading to severe increases in associated pathologies, such as insulin resistance, type 2 diabetes, atherosclerosis, cancer, arthritis, asthma, and hypertension. This, together with the lack of efficient obesity drugs, is the driving force behind much research. Recent Advances: Traditional anti-obesity strategies focused on reducing food intake and increasing physical activity. However, recent results suggest that enhancing cellular energy expenditure may be an attractive alternative therapy. Critical Issues: This review evaluates recent discoveries regarding mitochondrial fatty acid oxidation (FAO) and its potential as a therapy for obesity. We focus on the still controversial beneficial effects of increased FAO in liver and muscle, recent studies on how to potentiate adipose tissue energy expenditure, and the different hypotheses involving FAO and the reactive oxygen species production in the hypothalamic control of food intake. Future Directions: The present review aims to provide an overview of novel anti-obesity strategies that target mitochondrial FAO and that will definitively be of high interest in the future research to fight against obesity-related disorders. Antioxid. Redox Signal. 00, 000000.

Fsp27/CIDEC is a CREB target gene induced during early fasting in liver and regulated by FA oxidation rate

FSP27 (CIDEC in humans) is a protein associated with lipid droplets that downregulates the fatty acid oxidation (FAO) rate when it is overexpressed. However, little is known about its physiological role in liver. Here, we show that fasting regulates liver expression of Fsp27 in a time-dependent manner. Thus, during the initial stages of fasting a maximal induction of 800-fold was achieved, while during the later phase of fasting, Fsp27 expression decreased. The early response to fasting can be explained by a canonical PKA-CREB-CRTC2 signaling pathway since: i) CIDEC expression was induced by forskolin, ii) Fsp27 promoter activity was increased by CREB, and iii) Fsp27 expression was upregulated in the liver of Sirt1 knockout animals. Interestingly, pharmacological (etomoxir) or genetic (Hmgcs2 interference) inhibition of the FAO rate increases the in vivo expression of Fsp27 during fasting. Similarly, CIDEC expression was upregulated in HepG2 cells by either etomoxir or HMGCS2 interference. Our data indicate that there is a kinetic mechanism of auto-regulation between short- and long-term fasting, by which free fatty acids delivered to the liver during early fasting are accumulated/exported by FSP27/CIDEC, while over longer periods of fasting they are degraded in the mitochondria through the carnitine palmitoyl transferase (CPT) system.

Determinants of the omega-3 index in a Mediterranean population at increased risk for CHD.

The omega-3 index, defined as the sum of EPA and DHA in erythrocyte membranes expressed as a percentage of total fatty acids, has been proposed as both a risk marker and risk factor for CHD death. A major determinant of the omega-3 index is EPA þ DHA intake, but the impact of other dietary fatty acids has not been investigated. In a cross-sectional study on 198 subjects (102 men and 96 women, mean age 66 years) at high cardiovascular risk living in Spain, the country with low rates of cardiac death despite a high prevalence of cardiovascular risk factors, dietary data were acquired from FFQ and blood cell membrane fatty acid composition was measured by GC. The average consumption of EPA þ DHA was 0·9 g/d and the mean omega-3 index was 7·1%. In multivariate models, EPA þ DHA intake was the main predictor of the omega-3 index but explained only 12% of its variability (P,0·001). No associations with other dietary fatty acids were observed. Although the single most influential determinant of the omega-3 index measured here was the intake of EPA þ DHA, it explained little of the former"s variability; hence, the effects of other factors (genetic, dietary and lifestyle) remain to be determined. Nevertheless, the high omega-3 index could at least partially explain the paradox of low rates of fatal CHD in Spain despite a high background prevalence of cardiovascular risk factors.

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.