Estudio de la expresión y el patrón de metilación de genes del metabolismo energético en modelos dietéticos de obesidad con diferente distribución de macronutrientes

Resumen

La obesidad puede definirse como una acumulación excesiva de grasa corporal, que se atribuye a un estado crónico de desequilibrio entre la ingesta y las necesidades energéticas inducidas por varios factores, como los hábitos alimenticios poco saludables, la reducción de actividad física y las interacciones genéticas. Diversos estudios experimentales han demostrado que no sólo la ingesta calórica, sino también la distribución de macronutrientes en la dieta puede jugar un papel importante en la regulación de los niveles de insulina, los cuales pueden constituir un factor de riesgo asociado a la obesidad, la diabetes y otros trastornos metabólicos. Entre los diferentes mecanismos que podrían conducir al desarrollo de obesidad, la regulación epigenética de la expresión génica ha emergido en los últimos años como un factor potencialmente importante. En estos acontecimientos epigenéticos se ha postulado que la exposición a factores nutricionales, físicos y químicos puede contribuir a modificar el perfil de expresión génica y alteran potencialmente el riesgo de enfermedad. Así, los cambios en los patrones de metilación del ADN podrían ser el resultado de la interacción de diversos factores dietéticos y ambientales y también la causa de las diferencias interindividuales, relativa a la propensión a desarrollar obesidad y otras enfermedades metabólicas. Por todo lo anterior, la presente tesis doctoral tiene como objetivo evaluar si la distinta proporción en macronutrientes de diferentes dietas isocalóricas podrían estar relacionadas con el inicio de la obesidad afectando a la expresión génica y a la regulación epigenética de genes clave en las vías de la glucólisis (glucoquinasa; GCK), β-oxidación (hidrohiacil-coA deshidrogenasa; HADHB); lipogénesis (ácido graso sintasa; FAS) y oxidación mitocondrial (NADH deshidrogenasa [ubiquinona] 1 beta subcomplejo 6; NDUFB6). Para ello se partió de 48 ratas Wistar macho que fueron distribuidas en 4 grupos dietéticos: dieta rica en grasa (HFD), azúcares simples y grasa (HFS), azúcares simples (HS) y dieta control (C). Durante 10 semanas se suministró a cada animal el alimento en la modalidad de pair-fed, estudiándose la oxidación de nutrientes in vivo por calorimetría indirecta, diversos marcadores bioquímicos, expresión de genes y patrones de metilación del ADN relacionados con el metabolismo lipídico, glucídico y oxidativo en hígado y tejido adiposo. En este contexto, los resultados obtenidos confirman que la distribución y el tipo de macronutrientes ingeridos juegan un papel importante en el inicio de la obesidad y desarrollo de complicaciones metabólicas asociadas. Así, en relación con la ganancia de peso (g/día) de los distintos grupos dietéticos, aunque fue similar entre sí, mostró mayor adiposidad visceral y total en los grupos HFD (p<0,01), HFS (p<0,001) y HS (p<0,05) respecto a C. En cuanto a los valores bioquímicos, se observó una reducción significativa del colesterol y HDL colesterol (p<0,001) en el grupo HS y en HFS (p<0,001) respecto a C. El tratamiento dietético provocó una reducción significativa de los triglicéridos séricos y un incremento significativo de los niveles de malondialdehído en el grupo HFS y de triglicéridos hepáticos en el grupos HFS y HFD (p<0,001) referido a C. Los estudios de expresión génica en hígado muestran un incremento de HADHB (β-oxidación) en el grupo HFS (p<0,05) respecto al grupo C. La expresión génica en el tejido adiposo epididimal mostró una reducción significativa de NDUFB6 en el grupo HS y HFD (p<0,05) en comparación con el grupo C. En relación a los estudios epigenéticos, solo se observaron variaciones en los promotores de los genes FAS y NDUFB6 en tejido adiposo epididimal del grupo HFD en relación al grupo C. Estos resultados sugieren que la ingesta de dietas con exceso en grasas, grasas y azúcares simples o alta proporción de azúcares simples y baja de complejos produce exceso de peso de forma independiente de la ingesta total de energía. Estas dietas también pueden inducir algunas modificaciones epigenéticas (metilación del ADN) en el patrón de metilación de genes clave que podrían influir en la expresión de genes y explicar algunas de las alteraciones metabólicas.