Impact of exercise and bioactive ingredients on novel cardiometabolic risk markers and energy metabolism

Abstract

Obesity and cardiometabolic disease rates are increasing across young and middle-aged adults. This situation calls for the identification and implementation of novel cardiometabolic risk (CMR) markers for identifying individuals at higher risk of developing cardiometabolic diseases and establishing adequate prevention and treatment strategies. In this regard, exercise interventions and the use of bioactive ingredients are both promising strategies to combat obesity and cardiometabolic diseases. The present International Doctoral Thesis aimed to evaluate the impact of exercise on novel CMR markers (Section I) and the impact of bioactive compounds and exercise on energy metabolism (Section II). Findings from the studies included in Section I revealed that plasma succinate levels might be a promising novel CMR marker in young, sedentary adults (Study I). However, succinate levels were not modified after a 24-week of an exercise training program (Study I). We also studied the effects of acute endurance and resistance exercise on plasma levels of plasma bile acids (BA), which have been also proposed as novel CMR factors in young adults (Study II). This study demonstrated that plasma levels of BA rapidly decreases after a bout of endurance and resistance exercise in an exercise-type specific manner in young, sedentary adults. Remarkably, those individuals with higher cardiorespiratory fitness levels showed a unique response of unconjugated primary BA 120 min after endurance exercise that seems to be reflective of their better health status in comparison to their low cardiorespiratory fitness levels counterparts (Study II). Studies from Section II concluded that the level of evidence on the use of bioactive ingredients to activate brown adipose tissue (BAT) and to promote white adipose tissue (WAT) browning in healthy humans is weak and scarce (Study III). Nevertheless, there is strong scientific evidence from rodent models that supports the use bioactive ingredients to activate BAT and promote WAT browning and thus to potentially combat obesity and cardiometabolic disorders (Study IV). Finally, in Study V we evaluated the effect of 12 mg of dihydrocapsiate during endurance exercise on energy metabolism, showing that the ingestion of dihydrocapsiate does not increase energy expenditure or fat oxidation during endurance exercise in men with overweight/obesity. In summary, the present International Doctoral Thesis provides new insights into the impact of acute and long terms effects of exercise on the circulating levels of novel CMR markers. Furthermore, the use of bioactive ingredients is a promising strategy to activate BAT in individuals with obesity and cardiometabolic diseases, while their beneficial effects during exercise remains to be further explored.

La incidencia de obesidad y enfermedades cardiometabólicas está aumentado en los adultos jóvenes y de mediana edad. Esta situación requiere de la identificación e implementación de nuevos marcadores de riesgo cardiometabólico (RCM) que permitan identificar a aquellos individuos con mayor riesgo de desarrollar enfermedades cardiometabólicas y poder establecer estrategias de prevención y tratamiento de manera temprana. En este sentido, los programas de ejercicio y el uso de ingredientes bioactivos constituyen estrategias prometedoras para combatir la obesidad y las enfermedades cardiometabólicas. La presente Tesis Doctoral Internacional tuvo como objetivo evaluar el impacto del ejercicio sobre marcadores noveles de RCM (Sección I) y el impacto de los ingredientes bioactivos y el ejercicio en el metabolismo energético (Sección II). Los hallazgos de los estudios de la Sección I revelaron que los niveles de plasmáticos de succinato podrían ser un nuevo y prometedor marcador de RCM en adultos jóvenes sedentarios (Estudio I). Sin embargo, los niveles de succinato no se modificaron después de 24 semanas de un programa de entrenamiento (Estudio I). En el Estudio II estudio demostramos que los niveles plasmáticos de ácidos biliares disminuyen rápidamente después de una sesión de ejercicio de agudo una manera específica y dependiente del tipo de ejercicio (aeróbico o fuerza) en adultos jóvenes sedentarios. Aquellos individuos con mayores niveles de capacidad cardiorrespiratoria mostraron respuesta una característica en los ácidos biliares primarios tras finalizar el ejercicio aeróbico que parece reflejar su mejor estado de salud en comparación con sus los individuos con menores niveles de capacidad cardiorrespiratoria (Estudio II). Los estudios de la Sección II concluyeron que el nivel de evidencia sobre el uso de ingredientes bioactivos para activar el tejido adiposo pardo (TAP) y promover el “amarronamiento” del tejido adiposo blanco (TAB) en humanos sanos es bajo (Estudio III). Sin embargo, existe una importante evidencia científica derivada de estudios en roedores que respalda el uso de ingredientes bioactivos para activar TAB y promover el amarronamiento del TAB para combatir la obesidad y los trastornos cardiometabólicos (Estudio IV). Finalmente, en el Estudio V evaluamos el efecto de 12 mg de dihidrocapsiato durante una sesión de ejercicio aeróbico, concluyendo que la ingesta de dihidrocapsiato no aumenta el gasto energético ni la oxidación de grasas durante el ejercicio de aeróbico a intensidad FATmax en hombres con sobrepeso/obesidad. En resumen, la presente Tesis Doctoral Internacional proporciona nuevos conocimientos acerca del impacto de los efectos agudos y crónicos del ejercicio sobre los niveles circulantes de marcadores noveles de RCM. Además, el uso de ingredientes bioactivos es una estrategia prometedora para activar el tejido adiposo pardo en personas con obesidad y enfermedades cardiometabólicas, mientras que sus efectos beneficiosos durante el ejercicio aún deben explorarse más a fondo.