Transporte postprandial de ácido oleanólico en adolescentes y su acción terapéutica sobre monocitos-macrófagos thp-1

Abstract

El concepto de síndrome metabólico (SM) se ha consolidado a lo largo del siglo XX, el cual consiste en un conjunto de anomalías cardiometabólicas que aumentan el riesgo de desarrollar diabetes mellitus tipo 2 y enfermedades cardiovasculares (ECV). Existe consenso en que la obesidad, la resistencia a la insulina (RI), la dislipidemia e hipertensión arterial constituyen los componentes esenciales de este síndrome. La prevalencia mundial de obesidad en la población adolescente se ha multiplicado por cuatro en los últimos cuarenta años. Además, los adolescentes que presentan obesidad abdominal tienen mayor probabilidad de continuar siendo obesos en la etapa adulta y, por tanto, de desarrollar eventos cardiovasculares. Aproximadamente 18 millones de personas fallecen anualmente como consecuencia de las enfermedades cardiovasculares. Se ha propuesto que la amplia morbimortalidad como consecuencia de las ECV podría reducirse mediante la identificación precoz en niños y adolescentes del SM o de sus componentes de forma individual. En esta línea, los criterios diagnósticos de SM permiten su categorización, la valoración de sus componentes relacionados y la evaluación del riesgo cardiovascular a largo plazo. A pesar del desarrollo en los últimos años por diferentes autores de criterios específicos para población infantil y adolescente, los cambios relacionados con el crecimiento y desarrollo puberal en la adolescencia dan lugar a puntos de corte sin valores fijos establecidos que dificultan la elaboración y aplicación de unos criterios homogéneos y unificados de SM. Además de un correcto cribado del SM en adolescentes para disponer de un control óptimo de las repercusiones sanitarias y epidemiológicas de este síndrome, también resulta fundamental la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas y preventivas que complementen a las ya existentes. En los últimos años se ha visto incrementado el interés por las propiedades y efectos terapéuticos de ciertos compuestos bioactivos. Entre ellos se encuentra el Ácido Oleanólico (AO), un triterpeno pentacíclico disponible en grandes cantidades en la hoja del olivo, y en menor medida en el aceite de oliva. Dicho triterpeno presenta propiedades antiinflamatorias, antihipertensivas, antioxidantes, insulinosensibilizantes, hipolipemiantes e hipoglucemiantes que le confieren un gran potencial para el control de cada uno de los componentes del SM. No obstante, aún no existe un amplio conocimiento de los mecanismos moleculares que justifican dichas propiedades. El potencial terapéutico del AO depende de su biodisponibilidad y mecanismos de transporte. Se trata de un compuesto prácticamente insoluble en medios acuosos y parcialmente soluble en matrices lipofílicas. De hecho, se ha demostrado en humanos la presencia postprandial de AO en plasma sanguíneo tras la ingesta de una formulación de aceite enriquecido en este triterpeno. También se sabe que se transporta unido a la albúmina, pero se desconoce si se transporta formando parte de lipoproteínas ricas en triglicéridos (TRLs), tras su absorción intestinal. Teniendo en cuenta todas estas evidencias, los objetivos generales de la presente Tesis Doctoral Internacional son caracterizar y definir el SM en adolescentes (estudio I); analizar los efectos terapéuticos del AO sobre monocitos-macrófagos THP-1, así como sobre la formación de células espumosas (estudios II, III y IV); y profundizar en los mecanismos de transporte postprandial de AO en adolescentes sanos y con normopeso (estudio V). Se realizó un estudio con un diseño transversal en 981 adolescentes españoles para contrastar el grado de concordancia entre ocho criterios diferentes para definir SM en población adolescente (estudio I). Asimismo, se llevaron a cabo dos revisiones sistemáticas, la primera (estudio II) para analizar los efectos del AO sobre los componentes del SM y sobre marcadores inflamatorios y biomarcadores de estrés oxidativo; y la segunda (estudio III) con el fin de determinar los efectos del AO sobre los mecanismos moleculares y vías de señalización implicadas en el desarrollo de RI y el estrés oxidativo subyacente. Por último, se desarrolló un ensayo postprandial, controlado, aleatorizado y doble ciego en 22 adolescentes sanos y con normopeso con el fin de determinar la presencia de AO en TRLs postprandiales humanas (estudio V), así como valorar los efectos del AO tras la formación de células espumosas con TRLs (estudio IV). También se analizaron los efectos de diferentes concentraciones de AO en macrófagos THP-1 estimulados con LPS (estudio IV). Los resultados de la presente Tesis Doctoral mostraron discrepancias en el grado de concordancia entre los ocho criterios empleados en la población adolescente. Estos datos sugieren la necesidad de avanzar en la validación de unos criterios diagnósticos uniformes y homogéneos que faciliten su uso en la práctica clínica. En cuanto a los efectos terapéuticos del AO, los resultados muestran su eficacia en el control de ciertos componentes del SM, siendo destacable su capacidad para atenuar la RI y el estrés oxidativo subyacente a través de su actividad moduladora sobre la vía de señalización de insulina IRS/PI3K/Akt/FoxO1 y las vías MAPK. Asimismo, en los estudios experimentales se ha observado la capacidad del AO de atenuar el estado inflamatorio y aumentar los niveles de AMPK-α en macrófagos THP-1 inducidos con LPS, y de disminuir los niveles de IL-6 y Akt en células espumosas. Por último, a pesar de observar indicios de presencia de AO en TRLs estos resultados deben considerarse preliminares y, por lo tanto, se necesitan futuros ensayos postprandiales que profundicen en el transporte postprandial de AO. Los hallazgos de esta Tesis Doctoral refuerzan el potencial del AO para prevenir y tratar la RI, las alteraciones aterogénicas y los diferentes factores metabólicos subyacentes al SM en adolescentes a través del uso de aceites de oliva funcionales.

The concept of metabolic syndrome (MetS) has been consolidated throughout the 20th century and consists of a set of cardiometabolic abnormalities that increase the risk of developing type 2 diabetes mellitus and cardiovascular disease (CVD). There is consensus that obesity, insulin resistance (IR), dyslipidemia and arterial hypertension constitute the essential components of this syndrome. The worldwide prevalence of obesity in the adolescent population has quadrupled in the last forty years. Furthermore, adolescents with abdominal obesity are more likely to remain obese in adulthood and, therefore, to develop cardiovascular events. Approximately 18 million people die annually as a result of CVD. It has been proposed that the widespread morbidity and mortality as a consequence of CVD could be reduced by early identification in children and adolescents of MetS or its components on an individual basis. In this line, the diagnostic criteria for MetS allow its categorization, the assessment of its related components, and the evaluation of long-term cardiovascular risk. Despite the development in recent years by different authors of specific criteria for the child and adolescent population, the changes related to pubertal growth and development in adolescence give rise to cut-off points without established fixed values, which makes it difficult to create and apply homogeneous and unified criteria for MetS. In addition to correct screening for MetS in adolescents in order to have optimal control of the health and epidemiological repercussions of this syndrome, it is also essential to search for new therapeutic and preventive strategies to complement the existing ones. In recent years, there has been increasing interest in the properties and therapeutic effects of certain bioactive compounds. Among them is the Oleanolic Acid (OA), a pentacyclic triterpene available in large quantities in the olive leaf, and to a lesser extent in olive oil. This triterpene has anti-inflammatory, antihypertensive, antioxidant, insulin-sensitizing, lipid-lowering and hypoglycemic properties that give it great potential for the control of each of the components of MetS. However, the molecular mechanisms underlying these properties are not yet widely understood The therapeutic potential of OA depends on its bioavailability and transport mechanisms. It is a compound that is practically insoluble in aqueous media and partially soluble in lipophilic matrices. In fact, the postprandial presence of OA in blood plasma after ingestion of an oil formulation enriched in this triterpene has been demonstrated in humans. It is also known to be transported bound to albumin, but it is not known whether it is transported as part of triglyceride-rich lipoproteins (TRLs) after intestinal absorption. Taking all this evidence into account, the general objectives of this International Doctoral Thesis are to characterize and define MetS in adolescents (study I); to analyze the therapeutic effects of OA on THP-1 monocyte-macrophages, as well as on foam cell formation (studies II, III and IV); and to study the mechanisms of postprandial transport of OA in healthy and normal-weight adolescents (study V). A study with a cross-sectional design was carried out in 981 Spanish adolescents to contrast the degree of agreement between eight different criteria for defining MetS in the adolescent population (study I). Two systematic reviews were also carried out, the first (study II) to analyze the effects of OA on the components of MetS and on inflammatory markers and biomarkers of oxidative stress; and the second (study III) to determine the effects of OA on the molecular mechanisms and signaling pathways involved in the development of IR and the underlying oxidative stress. Finally, a postprandial, controlled, randomized, double-blind, controlled trial was developed in 22 healthy, normal-weight adolescents to determine the presence of OA in human postprandial TRLs (study V), as well as to assess the effects of OA after foam cell formation with TRLs (study IV). The effects of different concentrations of OA on THP-1 macrophages stimulated with LPS were also analyzed (study IV). The results of the present Doctoral Thesis showed discrepancies in the degree of concordance between the eight criteria used in the adolescent population. These data suggest the need to advance in the validation of uniform and homogeneous diagnostic criteria that facilitate their use in the clinical practice. Regarding the therapeutic effects of OA, the results show its efficacy in the control of certain components of MetS, being remarkable its ability to attenuate IR and the underlying oxidative stress through its modulatory activity on the IRS/PI3K/Akt/FoxO1 insulin signaling pathway and MAPK pathways. Likewise, experimental studies have observed the capability of OA to attenuate the inflammatory state and increase AMPK-α levels in LPS-induced THP-1 macrophages, and to decrease IL-6 and Akt levels in foam cells. Finally, despite observing evidence of the presence of OA in TRLs, these results should be considered preliminary and, therefore, future postprandial trials that delve deeper into the postprandial transport of AO are needed. The findings of this PhD Thesis reinforce the potential of AO to prevent and treat IR, atherogenic alterations and different metabolic factors underlying MetS in adolescents through the use of functional olive oils.