Study of potential mechanisms involved in fat mass-lowering effects of conjugated linoleic acid and calcium in mice by focusing on gut microbiota, bone remodelling and epigenetic marks

Resumen

En la actualidad, la prevalencia de la obesidad está creciendo de forma epidémica y global, asociada con una amplia gama de patologías, como el síndrome metabólico, el cáncer y las enfermedades coronarias, entre otras. Uno de los enfoques para hacer frente a este problema es la identificación de factores nutricionales que puedan ser relevantes para contrarrestar el desarrollo de la obesidad. Previamente, nuestro laboratorio ha realizado estudios para determinar los efectos potencialmente beneficiosos del ácido linoleico conjugado (CLA) y del calcio sobre la pérdida de peso y masa grasa corporal en ratones, y se ha visto que la suplementación con estos dos compuestos bajo una dieta obesogénica se acompaña de un menor aumento de peso y adiposidad. El objetivo de esta Tesis ha sido estudiar posibles mecanismos relacionados con la acción de estos dos compuestos, centrándose en elementos que no habían sido analizados anteriormente: 1) el efecto sobre la microbiota intestinal; 2) la relación entre el metabolismo óseo y energético; 3) su potencial efecto en los principales tejidos y órganos implicados en el metabolismo energético; y 4) la metilación del ADN en genes de interés. Siguiendo con la línea de investigación previamente iniciada en nuestro grupo, se trabajó en un modelo animal de ratones adultos a los que se suministró una dieta de alto contenido en grasa (HF) suplementada con CLA o calcio. Los resultados muestran que, por un lado, el CLA estimula la expresión de leptina y grelina en estómago y además ejerce una acción prebiótica en bacterias específicas en el ciego, en particular sobre las especies Bacteroidetes/Prevotella y Akkermansia muciniphila. Sin embargo, la suplementación con este compuesto no pudo contrarrestar el efecto negativo de una dieta HF sobre Bifidobacterium spp., disminuida en ambos grupos. Por otro lado, el calcio tiene un efecto similar, confiriendo también un efecto prebiótico, en particular sobre Bifidobacteirum spp. y Bacteroidetes/Prevotella, además de disminuir Clostridium spp. Esta modulación por el calcio se correlaciona con parámetros metabólicos beneficiosos, sugiriendo que el efecto prebiótico observado sobre la microbiota intestinal podría explicar en parte el perfil más saludable observado en estos animales. Un trasplante de bacterias de origen fecal, usando heces de animales que recibían la dieta enriquecida en calcio, a animales sometidos a una dieta HF, puso de manifiesto que el trasplante por sí solo no es capaz de conferir los efectos beneficiosos sobre la microbiota observados en animales con dieta suplementada en calcio. Esto indica que el calcio en sí mismo debe proporcionar un sustrato adecuado, posibilitando el efecto prebiótico sobre las bacterias estudiadas y que sin su presencia dichas bacterias no pueden colonizar adecuadamente el colon. Por otra parte, el calcio contribuye al mantenimiento de la masa ósea, aunque los efectos se observan principalmente cuando el CLA y el calcio se suplementan a la vez, indicando un efecto beneficioso de ambos compuestos sobre la salud ósea durante el tratamiento de la obesidad. Un efecto similar se observa también en el perfil de metilación, que fue significativamente alterado de forma específica al gen y al tejido estudiado, en particular por el calcio y en combinación con el CLA. El perfil de metilación del ADN inducido por los compuestos estudiados, en animales adultos y que presentaban un perfil metabólico más saludable, introduce la necesidad de considerar la potencial modulación epigenética en las estrategias para el control de la obesidad. En definitiva, esta Tesis pone de relieve que una dieta suplementada con calcio ejerce efectos beneficiosos sobre el peso corporal y la adiposidad en ratones, que vendría mediado por la modulación de la microbiota intestinal así como del perfil de metilación de genes asociados al metabolismo lipídico. Además, el tratamiento conjunto con CLA muestra efectos beneficiosos sobre la masa ósea y parámetros relacionados con su formación.