Programación metabólica asociada al exceso de grasa corporal. Efectos de la reversión de la dieta de cafetería (modelo de postcafetería) antes de la gestación sobre la descendencia y efectos directos de la dieta en ratas jóvenes

Abstract

[spa] El sobrepeso y la obesidad en la infancia y en la adolescencia se han asociado con un incremento en la tasa de mortalidad en edad adulta. Esto es más alarmante si tenemos en cuenta que la prevalencia de obesidad y sobrepeso en la infancia ha aumentado drásticamente en los últimos años. Además, la obesidad en la infancia no suele ser un trastorno benigno, pese a la creencia popular de que los niños con sobrepeso dejarán de tener este problema conforme avanza el crecimiento. Asimismo, también ha aumentado la incidencia de la obesidad en mujeres en edad fértil, lo que puede conllevar, no solo determinadas complicaciones durante el embarazo sino también trastornos en la salud de la descendencia, tanto a corto como a largo plazo. Existe una gran cantidad de recomendaciones nutricionales para disminuir la incidencia de riesgos durante el embarazo, con la finalidad de reducir el peso corporal antes del embarazo. Si bien, parece ser que no existe un consenso unánime en las recomendación de cómo y cuándo perder peso antes del embarazo. En todo caso, sí que es conveniente evitar la restricción calórica durante la gestación, ya que se sabe que esto puede producir efectos negativos en la descendencia. En esta tesis doctoral, el objetivo ha sido estudiar la programación metabólica asociada al exceso de grasa corporal tanto en etapas perinatales como en etapas tempranas. Por una parte, analizamos en ratas los efectos a corto plazo de la ingesta de una dieta obesogénica durante etapas tempranas. Por otro lado, quisimos determinar qué efecto produjo en la descendencia el que las madres hubieran pasado por un periodo de dieta de cafetería y obesidad aunque esté seguido de un periodo de reversión a dieta normal antes de la gestación. En la presente tesis hemos estudiado el efecto de la exposición a un corto periodo de una dieta obesogénica (dieta de cafetería) en ratas jóvenes macho. Hemos observado que este periodo corto de ingesta de dieta de cafetería, a pesar de no producir cambios aparentes en el peso corporal, induce una acumulación de grasa corporal comparado con los animales control. Además, los animales alimentados con dieta de cafetería, presentaron una alta ingesta energética, hiperleptinemia y una alterada expresión de Npy en hipotálamo, que refleja una disfunción en el control de la ingesta, así como una alteración en la respuesta metabólica a las condiciones de ayuno y alimentación, en tejidos claves implicados en la homeostasis energética (tejido adiposo blanco retroperitoneal y el hígado). Es conocido que la obesidad materna durante el embarazo y la lactancia predisponen a la obesidad y otros trastornos metabólicos en la descendencia en la edad adulta. En la presente tesis nos hemos planteado estudiar si los efectos perjudiciales esperados en la descendencia asociado a la obesidad dietética materna pueden ser revertidos con la eliminación de la dieta obesogénica en las madres antes de la gestación. Se ha utilizado principalmente la dieta de cafetería como dieta de engorde, ya que en ratas induce una hiperfagia persistente y el aumento de la ingesta de energía como resultado de la variedad, palatabilidad y la novedad de los alimentos disponibles, de manera similar a los hábitos alimentarios y costumbres poco saludables observados en humanos. Esta dieta de cafetería se administró a ratas hembras desde el día 10 al día 100 de edad. Al final del periodo de ingesta de dieta de cafetería las ratas presentaron mayor peso y grasa corporal que las controles. Un mes antes de la gestación se eliminó la dieta de cafetería, sustituyéndola por una dieta estándar (modelo postcafetería). Al eliminar la dieta de cafetería se produjo una disminución en el peso y la grasa corporal, aunque permanecieron aumentados en el momento del apareamiento con un 8% y 13% de diferencia respectivamente en comparación con el grupo control. Durante el periodo de lactancia no se encontraron diferencias en el peso corporal entre los grupos; sin embargo, las madres postcafetería presentaron durante la lactancia mayor contenido de grasa corporal y de leptina en suero y leche. A partir de la semana 9 de vida, las crías de madres postcafetería presentaron menor peso corporal que las controles. A las 15 semanas de edad las crías de madres postcafetería no presentaron alteraciones en los parámetros bioquímicos analizados. Además, estudiamos la respuesta metabólica a los cambios en las condiciones de alimentación/ayuno en crías de madres postcafetería a edades tempranas (26 días de edad). Observamos que las crías macho de madres postcafetería presentan una menor expresión de genes lipogénicos (Pparg, Srebf1y Fasn) y lipolíticos (Pnpla2) en el tejido adiposo retroperitoneal comparada con la de las crías de madres control. Las crías hembra de madres postcafetería presentaron una menor expresión hepática de genes implicados en la lipogénesis comparada con la de las hembras control, aunque la respuesta al ayuno no estaba alterada. Por tanto, si se elimina la dieta de cafetería un mes antes de la gestación en madres con obesidad dietética, aunque sin llegar a producirse una reversión completa del exceso de peso corporal, aparentemente se pueden prevenir los efectos perjudiciales de la obesidad materna en el metabolismo lipídico de sus crías. Más a largo plazo, los animales descendientes de madres del grupo postcafetería, tanto machos como hembras, presentaron una menor ingesta, ganancia de peso y un menor porcentaje de grasa corporal cuando son expuestas a una dieta obesogénica, comparado con las crías de madres control. Tras 2 meses de exposición a western diet las crías macho de madres postcafetería mostraron en el tejido adiposo blanco retroperitoneal, una disminución en la expresión de genes lipogénicos (Ppara, Srebf1, Fas), Pnpla2, Cpt1b, Insr, Lep y Mest, que no se observó en las crías de madres control. Además, también presentaron una menor expresión hipotalámica del neuropéptido orexigénico NPY, que puede explicar la menor ingesta observada en estos animales y una menor activación de la expresión de genes asociados a la lipogénesis hepática (Srebf1, Fas, Scd1) que puede explicar la menor acumulación de lípidos hepáticos observados en estos animales comparada con la de las crías de madres control. Por tanto, existe un fenómeno de programación metabólica, especialmente en la descendencia masculina, que podría ser atribuido a la eliminación de la dieta obesogénica a ratas con obesidad dietética un mes antes del embarazo, que ha generado un efecto protector en las crías en edad adulta frente a la ganancia de peso, acumulación de grasa, hiperfagia y acumulación hepática de lípidos aún después de la exposición a un ambiente obesogénico. Si lo pudiéramos trasladar a personas obesas que planifican quedar embarazadas, cabría recomendar una dieta equilibrada y la pérdida de al menos una parte del peso corporal durante unos meses antes de la gestación con el fin de que la descendencia goce de una programación metabólica saludable.

[cat] La prevalença d'obesitat i sobrepès a la infància ha augmentat dràsticament en els últims anys. A més, l'obesitat a la infància no sol ser un trastorn benigne, malgrat la creença popular que els nens amb sobrepès deixaran de tenir aquest problema conforme avança el creixement. Així mateix, també ha augmentat la incidència de l'obesitat en dones en edat fèrtil, el que pot suposar, no només determinades complicacions durant l'embaràs sinó també trastorns en la salut de la descendència, tant a curt com a llarg termini. Existeix una gran quantitat de recomanacions nutricionals per disminuir la incidència de riscos durant l'embaràs, amb la finalitat de reduir el pes corporal abans de l'embaràs. Si bé, sembla ser que no existeix un consens unànime en les recomanació de com i quan perdre pes abans de l'embaràs. En tot cas, sí que és convenient evitar la restricció calòrica durant la gestació, ja que se sap que això pot produir efectes negatius a la descendència. En aquesta tesi doctoral, l'objectiu ha estat estudiar la programació metabòlica associada a l'excés de greix corporal tant en etapes perinatals com en etapes primerenques. En primer lloc, analitzem en rates els efectes a curt termini de la ingesta d'una dieta obesogénica durant etapes primerenques. D'altra banda, vam voler determinar quin efecte produeix a la descendència el que les mares haguessin passat per un període de dieta de cafeteria i obesitat encara que aquest hagi estat seguit d'un període de reversió a dieta normal abans de la gestació. En aquesta tesi hem estudiat l'efecte de l'exposició a un curt període d'una dieta obesogénica (dieta de cafeteria) en rates joves mascle. Hem observat que aquest període curt d'ingesta de dieta de cafeteria, malgrat no produir canvis aparents en el pes corporal, indueix una gran acumulació de greix corporal comparat amb els animals control. A més, els animals alimentats amb dieta de cafeteria, van presentar una alta ingesta energètica, hiperleptinemia i una alterada expressió de Npy a hipotàlem, reflectint una disfunció en el control de la ingesta, així com una alteració en la resposta metabòlica a les condicions de dejuni i alimentació, en teixits claus implicats en l'homeòstasi energètica. És conegut que l'obesitat materna durant l'embaràs i la lactància predisposen a l'obesitat i altres trastorns metabòlics a la descendència en l'edat adulta. En aquesta tesi ens hem plantejat estudiar si els efectes perjudicials esperats en la descendència associat a l'obesitat dietètica materna poden ser revertits amb l'eliminació de la dieta obesogénica de les mares abans de la gestació. Si s'elimina la dieta de cafeteria un mes abans de la gestació en mares amb obesitat dietètica, encara que sense arribar a produir-se una reversió completa de l'excés de pes corporal, aparentment es poden prevenir els efectes perjudicials de l'obesitat materna en el metabolisme lipídic de les seves cries. Més a llarg termini, els animals descendents de mares del grup postcafetería, tant mascles com femelles, van presentar una menor ingesta, guany de pes i un menor percentatge de greix corporal quan són exposades a una dieta obesogénica, comparat amb les cries de mares control. Per tant, existeix un fenomen de programació metabòlica, especialment en la descendència masculina, que podria ser atribuït a l'eliminació de la dieta obesogénica a rates amb obesitat dietètica un mes abans de l'embaràs, que ha generat un efecte protector en les cries en edat adulta enfront del guany de pes, acumulació de greix, hiperfagia i acumulació hepàtica de lípids encara després de l'exposició a un ambient obesogènic. Si això es pogués traslladar a persones obeses que planifiquen quedar embarassades, caldria recomanar una dieta equilibrada i la pèrdua d'almenys una part del pes corporal durant uns mesos abans de la gestació amb la finalitat de que la descendència gaudeixi d'una programació metabòlica saludable.

[eng] Overweight and obesity in childhood and adolescence have been associated with increased mortality rate in adulthood. This is more alarming if consider that the prevalence of obesity and overweight in children has risen dramatically in recent years. Moreover, obesity in childhood is not a benign disorder, despite the popular belief that overweight children leave this problem when they grow. In addition, it has also increased the incidence of obesity in women of childbearing age, which can lead not only to certain complications during pregnancy but also health disorders in their offspring, both in short and long term. There are a lot of nutritional recommendations to reduce the incidence of risk during pregnancy in order to reduce body weight before pregnancy. However, appears that there is no unanimous consensus on the recommendation on how and when lose the excess of weight before pregnancy. In any cases, it is desirable to avoid calorie restriction during pregnancy because it is known that this can produce negative effects on the offspring. In this doctoral thesis, the objective has been to study the metabolic programming associated with excess body fat in perinatal stages. On the one hand, we analyzed in rats the short term effects of the intake of an obesogenic diet at early stages. On the other hand, we wanted to determine the effects on the offspring of dams that has been exposed to cafeteria diet and obesity, although this followed a period of reversion to normal diet before pregnancy. In this thesis we studied the effect of the exposure to a short period of an obesogenic diet (cafeteria diet) in young male rats. We have observed that this short cafeteria diet feeding, despite did not produce any apparent changes in body weight, induced an accumulation of body fat, compared to control animals. In addition, the animals fed with cafeteria diet had greater energy intake, hyperletinemia and altered expression of Npy in hypothalamus, reflecting a dysfunction in the control of food intake; they also showed an impaired metabolic response to fasting and feeding conditions in key tissues involved in energy homeostasis (white adipose tissue retroperitoneal and liver). It is known that maternal obesity during pregnancy and lactation predispose to obesity and other metabolic disorders in offspring in adulthood. In this thesis we aimed to study whether the adverse effects expected in the offspring associated with maternal dietary obesity can be reversed with the removal of the obesogenic diet in mothers before pregnancy. The cafeteria diet has been mainly used as fattening diet, because induces in rats persistent hyperphagia and increased energy intake as a result of the variety, palatability and the novelty of the food available, similarly to unhealthy eating habits observed in humans. This cafeteria diet was administered to female rats from day 10 to day 100 of age. At the end of the period of cafeteria diet intake, the rats had higher body weight and body fat content than the controls. One month before pregnancy, the cafeteria diet was replaced with a standard diet (postcafeteria model). When cafeteria diet was removed, rats presented a decrease in body weight and body fat content, although remained an 8% and 13% respectively higher at mating compared with the control group. During lactation, no differences were found in body weight between groups; however, postcafetería dams had higher body fat content and higher serum and milk leptin levels during lactation. From week 9 of life, the offspring of postcafetería dams had lower body weight than controls. At 15 weeks of age the offspring of postcafetería dams did not presented alterations in any of biochemical parameters analyzed. In addition, we study the metabolic response to changes in feeding/fasting conditions in postcafetería young pups at early age (26-day-old). We observed that male offspring of postcafetería dams had a lower expression of lipogenic (Pparg, Srebf1 and Fasn) and lipolytic genes (Pnpla2) in the retroperitoneal adipose tissue compared to the offspring of control dams. Female offspring of postcafeteria dams had a lower hepatic expression of genes involved in lipogenesis compared to control females, although the response to the in fasting condition was not impaired. Therefore, if the cafeteria diet is removed one month before pregnancy in mothers with a dietary induced obesity, apparently can prevent the harmful effects of the maternal obesity on metabolism lipid in their offsprings, although a complete reversion of the excess body weight is reached. In the adult age, the offspring of the postcafetería dams both males and females, presented a lower food intake, lower weight gain and lower percentage of body fat when exposed to an obesogenic diet, compared to the offspring of control dams. After 2 months of exposure to western diet, male offspring of postcafetería dams showed in white retroperitoneal adipose tissue a decrease in the expression of lipogenic genes (Ppara, Srebf1, Fasn), Pnpla2, Cpt1b, Insr, Lep and Mest, which it was not observed in the offspring of control dams. In addition, they also had a lower hypothalamic expression of the orexigenic neuropeptide Npy, which may explain the lower intake observed in these animals and lover activation of gene expression associated with hepatic lipogenesis (Srebf1, Fasn, Scd1) that can explain the lower hepatic lipid accumulation observed in these animals compared to the offspring of control dams. Therefore, there is a phenomenon of metabolic programming, especially in male offspring, which could be attributed to the elimination one month before pregnancy of obesogenic diet to dietary induced obesity rats, which has generated a protective effect in the offspring in adulthood against weight gain, fat accumulation, hyperphagia and hepatic lipid accumulation even after exposure to an obesogenic environment. If we could apply this to obese people who plan to become pregnant, it would be important to recommend a balanced diet and the loss of at least part of the excess of body weight few months before pregnancy in order to assure that the offspring can have a healthy metabolic programming.