Industrial research focused on developing innovative strategies to address metabolic syndrome

Abstract

[eng] The global prevalence of metabolic syndrome has skyrocketed in the past decades, becoming one of the greatest public health challenges of this century. Therefore, the development of new approaches to fight this epidemic has become a global priority. In this context, the main goal of this industrial project has been to investigate different strategies, both for prevention and treatment, to target the metabolic conditions grouped under the definition of metabolic syndrome. Results To begin with, the first strategy addressed in this industrial research has been aimed at the prevention of obesity. In this line, recent research points out breastfeeding as a key factor in the prevention of childhood obesity compared to formula feeding, and it is believed that its protective role lies in milk composition, in which there are numerous bioactive compounds that are not present in milk formula. One of them is leptin, a hormone secreted by adipose tissue in relation to fat deposits and which regulates energy intake and expenditure. Oral administration of leptin to newborn rats has been shown to regulate intake and prevent obesity in adulthood, so optimizing the composition of breast milk has become a potential new preventive strategy against future fat accumulation. Therefore, the first objective has been to investigate the development of a formulation capable of increasing leptin in milk. To do this, a first screening of candidate nutrients was carried out in a primary culture of mammary gland. Because the combination called TX significantly increased the expression of leptin in these cells, it was also tested it in vivo, in which suckling dams were fed a standard diet enriched with these compounds. This supplementation showed an increase in the milk leptin compared to their control group, while also modulating other molecules related to leptin signaling, such as adiponectin or different microRNAs. We also wanted to investigate the relationship between maternal diet and milk composition, particularly the levels of leptin and microRNAs of interest. For this purpose, we evaluated the diet quality of a lactating women cohort using a diet profiling algorithm, called DPA, and whose development was the result of the third objective of this doctoral Thesis. The results showed that the quality of the diet significantly influenced the relationship between these bioactive compounds in milk and the body mass index, as well as the consumption of certain food groups. The second strategy was to contribute to the characterization of new food matrices based on cocrystals to treat the abnormal levels of blood lipids characteristic of metabolic syndrome. To this end, the effectiveness of two cocrystals whose active principle was β-sitosterol, a phytosterol capable of inhibiting intestinal absorption of cholesterol, were studied in Syrian hamsters under an obesogenic diet for three weeks. Results indicated that the administration of this ingredient in a cocrystal form conferred certain advantages regarding total cholesterol increase, as well as that of body weight, compared to its commercial version at the lowest dose. The third and last strategy is based on health digitization and focuses on diet and lifestyle, two factors that greatly influence the onset of metabolic syndrome. Nowadays, health services rely on technological resources that facilitate and promote personalized care, which ultimately translates into greater efficiency. Therefore, the last objective of this Thesis has been to contribute to the launch of several nutrition-related digital platforms by the development of two algorithms for personalization and evaluation of diets. These digital resources are aimed at both professionals and the general population and are expected to help improve people's diet and lifestyle. Conclusion Overall, the results presented in this doctoral Thesis have been considered of interest by Alimentómica, since the new knowledge generated supports the development of new formulations to improve population’s health. In addition, the development of this industrial project has contributed to the launch of different digital resources related to nutrition, betting on the personalization of dietary advice and the empowerment of the patient or user to change their diet and lifestyle.

[spa] . Introducción La incidencia global del síndrome metabólico se ha disparado en las últimas décadas, convirtiéndose en un gran desafío para la salud pública de este siglo. El desarrollo de nuevas estrategias con las que luchar contra esa epidemia se ha convertido en una prioridad a nivel mundial. En este contexto, el objetivo de este proyecto industrial ha sido investigar diferentes estrategias, tanto de prevención como de tratamiento, con las que hacer frente a las condiciones metabólicas agrupadas bajo la definición de síndrome metabólico. Resultados La primera estrategia ha sido dirigida hacia la prevención de la obesidad. Recientes investigaciones señalan a los compuestos bioactivos presentes en la leche materna como un factor clave para la prevención de la obesidad infantil frente a las leches de fórmula. Uno de ellos es la leptina, una hormona segregada por el tejido adiposo en relación a los depósitos de grasa y que regula la ingesta y el gasto energético. Se ha demostrado que la administración de leptina por vía oral a ratas recién nacidas regula la ingesta y previene frente a la obesidad en edad adulta, por lo que la optimización de la composición de la leche materna se ha convertido en una nueva estrategia preventiva contra la futura acumulación de grasa. Por tanto, el primer objetivo ha sido investigar en el desarrollo de una formulación capaz de aumentar la leptina en leche. Para ello, se realizó un primer screening de nutrientes candidatos en un cultivo primario de glándula mamaria. La combinación llamada TX aumentó significativamente la expresión de leptina en estas células, por lo que fue testada in vivo. Cuando ratas lactantes fueron alimentadas con una dieta standard enriquecida con estos compuestos se observó un aumento en la concentración de leptina en leche frente al grupo control. Además, la dieta TX también moduló otras moléculas relacionadas con la señalización de la leptina, como la adiponectina o diferentes microARNs. También quisimos investigar la relación entre la dieta materna y la composición de la leche, particularmente los niveles de leptina y microARNs de interés. Para tal fin, evaluamos la calidad de la dieta de una cohorte lactante usando un algoritmo de perfilación de dietas, llamado DPA, y cuyo desarrollo fue fruto del tercer objetivo de la presente Tesis doctoral. Los resultados mostraron que la calidad de la dieta influía significativamente en la relación entre estos compuestos bioactivos en la leche y el índice de masa corporal, así como con la ingesta de determinados alimentos. La segunda estrategia fue contribuir a la caracterización de nuevas matrices alimentarias basadas en cocristales para tratar la dislipemia. Para ello, se estudió el efecto de dos cocristales cuyo principio activo era el β-sitosterol, un fitoesterol capaz de inhibir la absorción intestinal de colesterol, bajo una dieta obesógenica durante tres semanas en hámsteres. Los resultados indicaron que la administración de este compuesto en forma de cocristal confería ciertas ventajas frente al incremento total de colesterol, así como el del peso corporal, frente a su versión comercial a la dosis más baja. La tercera y última estrategia tiene como base la digitalización de la salud y aborda la dieta y el estilo de vida, dos factores que influyen enormemente en la aparición del síndrome metabólico. Por ello, esta Tesis industrial ha contribuido al lanzamiento de varias plataformas digitales relacionadas con la nutrición mediante el desarrollo de dos algoritmos de personalización y evaluación de dietas dirigidas tanto a profesionales como a población general. Conclusión En conjunto, todos estos resultados han sido considerados de interés por la empresa Alimentómica, ya que el nuevo conocimiento generado avala positivamente el desarrollo de nuevas formulaciones alimentarias para la mejora de la salud de la población. Además, el desarrollo de este proyecto industrial ha contribuido al lanzamiento de diferentes recursos digitales relacionados con la nutrición, apostando por la personalización del consejo dietético y el empoderamiento del paciente o usuario para cambiar su alimentación y estilo de vida.

[cat] Introducció La incidència global de la síndrome metabòlica s'ha disparat en les últimes dècades, convertint-se en un gran desafiament per a la salut pública d'aquest segle. Per tant, el desenvolupament de noves estratègies per lluitar contra aquesta epidèmia s'ha convertit en una prioritat a nivell mundial. En aquest context, l'objectiu d'aquest projecte de caràcter industrial ha estat investigar diferents estratègies, tant de prevenció com de tractament, amb les quals fer front a les condicions metabòliques agrupades sota la definició de síndrome metabòlica. Resultats La primera estratègia ha estat dirigida cap a la prevenció de l'obesitat. En aquesta línia, recents investigacions destaquen los compostos bioactius presents en la llet materna com un factor clau per a la prevenció de l'obesitat infantil davant de les llets de fórmula. Un d'ells és la leptina, una hormona segregada pel teixit adipós en relació als dipòsits de greix i que regula la ingesta i la despesa energètica. S'ha demostrat que l'administració de leptina per via oral a rates nounades regula la ingesta i protegeix enfront de l'obesitat en l’edat adulta, de manera que l'optimització de la composició de la llet materna s'ha convertit en una nova estratègia preventiva contra la futura acumulació de greix. Per tant, el primer objectiu ha estat investigar el desenvolupament d'una formulació capaç d'augmentar la leptina en llet. Per dur-ho a terme, es va realitzar un primer screening de nutrients candidats en un cultiu primari de glàndula mamària. La combinació anomenada TX, va augmentar significativament l'expressió de leptina en aquestes cèl·lules. Per això, va ser l'escollida per estudiar el seu efecte in vivo, on rates lactants alimentades amb una dieta estàndard enriquida amb aquests compostos va augmentar la concentració de leptina en llet devers el grup control. A més, la dieta TX també va modular altres molècules relacionades amb la senyalització de la leptina, com l'adiponectina o diferents microRNAs. També es va voler investigar la relació entre la dieta materna i la composició de la llet, particularment els nivells de leptina i microARNs d'interès. Per a tal fi, es va avaluar la qualitat de la dieta d'una cohort lactant usant un algoritme de perfilació de dietes, anomenat DPA, el desenvolupament del qual va ser fruit deltercer objectiu de la present Tesi doctoral. Els resultats van mostrar que la qualitat de la dieta influïa significativament en la relació entre aquests compostos bioactius en la llet i l'índex de massa corporal, així com amb la ingesta de determinats aliments. La segona estratègia va ser contribuir a la caracterització de noves matrius alimentàries basades en cocristalls per tractar els nivells anòmals de lípids en sang característics de la síndrome metabòlica. Per a això, es va estudiar l'efecte de dos cocristalls el principi actiu era el β-sitosterol, un fitoesterol capaç d'inhibir l'absorció intestinal de colesterol, sota una dieta obesógenica durant tres setmanes a hàmsters. Els resultats van indicar que l'administració d'aquest compost en forma de cocristall conferia certs avantatges enfront de l'increment total de colesterol, així com el del pes corporal, davant la seva versió comercial a la dosi més baixa. La tercera i última estratègia té com a base la digitalització de la salut i engloba la dieta i l'estil de vida, dos factors que influeixen enormement en l'aparició de la síndrome metabòlica. Així doncs, aquesta Tesi industrial ha estat contribuir a el llançament de diverses plataformes digitals relacionades amb la nutrició mitjançant el desenvolupament de dos algoritmes de personalització i avaluació de dietes dirigits tant a professionals com a població general. Conclusió En conjunt, els resultats presentats en aquesta Tesi doctoral han estat considerats d'interès per l'empresa Alimentómica, ja que el nou coneixement generat avala positivament el desenvolupament de noves formulacions alimentàries per a la millora de la salut de la població. A més, el desenvolupament d'aquest projecte industrial ha contribuït al llançament de diferents recursos digitals relacionats amb la nutrició, apostant per la personalització del consell dietètic i l'apoderament del pacient o usuari per canviar la seva alimentació i estil de vida.