Estudio in vivo del efecto del consumo de zumo de tomate sobre el metabolismo lipídico en el hígado
- Autores: Gala Martín-Pozuelo del Pozo
- Directores de la Tesis: María Jesús Periago Gastón (dir. tes.), Francisco Javier García Alonso (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Álvaro Sánchez Ferrer (presid.), Pedro Miguel Mena Parreño (secret.), Juana María Morillas Ruiz (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
- Resumen
- español
Introducción: La enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) es la alteración hepática de mayor prevalencia en los países occidentales y se caracteriza principalmente por la acumulación de lípidos en el hígado en ausencia de un consumo excesivo de alcohol. La obesidad, diabetes tipo 2, dislipemia e hipertensión suponen importantes factores de riesgo, hasta tal punto que la NAFLD es considerada la manifestación hepática del síndrome metabólico. La fisiopatología de la NAFDL comprende alteraciones tales como la acumulación de triglicéridos en el hígado -consecuencia de la resistencia a la insulina-, que junto con procesos de estrés oxidativo, peroxidación lipídica y aumento de la producción de citoquinas proinflamatorias pueden conducir a complicaciones como esteatohepatitis (NASH), fibrosis o incluso cirrosis.
Los factores dietéticos pueden modular la esteatosis hepática. De hecho, la modificación del estilo de vida, incluyendo dieta y ejercicio, es crucial para conseguir importantes mejoras. En este sentido, la dieta mediterránea se ha propuesto como estrategia dietética para esta enfermedad por su abundancia en frutas y verduras y menor ingesta de grasas saturadas y azúcares refinados. Entre los alimentos que forman parte de esta dieta, los tomates son una importante fuente natural de antioxidantes, especialmente de licopeno. Estudios previos han mostrado que el consumo de tomates y productos derivados fortalecen el sistema antioxidante e inhiben la peroxidación lipídica en humanos. Además, se ha observado un efecto preventivo del desarrollo de NASH inducida por la ingesta de una dieta alta en grasa en modelos animales, así como un efecto inhibitorio de la peroxidación lipídica en el hígado de los mismos, tras la ingesta de licopeno.
Objetivo: El principal objetivo de la presente Tesis Doctoral fue evaluar el efecto del consumo de zumo de tomate sobre el metabolismo lipídico en el hígado para explicar los posibles mecanismos de acción del licopeno procedente del tomate in vivo. Para ello, se llevaron a cabo 2 experimentos empleando ratas Sprague Dawley. El primero se llevó a cabo con ratas normocolesterolémicas, y el segundo en ratas con esteatosis inducida mediante el consumo de una dieta de alto contenido en grasa y colesterol.
Diseño experimental: En el estudio 1, 24 ratas macho de 12 semanas fueron divididas aleatoriamente en tres grupos (n=8) y alimentadas durante 3 semanas con dieta estándar de roedor y diferentes bebidas: agua (grupo control), zumo de tomate comercial con bajo contenido en licopeno (grupo 1) y zumo de tomate comercial con alto contenido en licopeno (grupo 2). Tras el sacrificio se extrajeron muestras de sangre e hígado. Además, se recogieron muestras de heces al inicio y final del periodo experimental.
En el segundo estudio, 24 ratas macho de 8 semanas de edad fueron divididas aleatoriamente en cuatro grupos (n=6) y alimentadas durante 5 semanas del siguiente modo: dieta estándar y agua (NA) o zumo de tomate (NL), dieta alta en grasa y colesterol y agua (HA) o zumo de tomate (HL). Tras este periodo, los animales fueron sacrificados y se extrajeron muestras de sangre, tejido adiposo, aorta e hígado. Además, se recogieron muestras de orina y heces semanalmente.
Resultados: En el estudio 1, se observó un aumento de las concentraciones de colesterol HDL tras el consumo de tomate. A pesar de que las concentraciones de colesterol en el hígado fueron muy similares en los tres grupos, se observó una menor actividad de la enzima HMG-CoA -enzima limitante de la síntesis de colesterol- en hígado en el grupo 2. Respecto a los ácidos grasos de cadena corta analizados en heces, únicamente se halló una concentración de butirato significativamente mayor en el grupo 2.
En el estudio 2, se observó esteatosis en grado 2 en las muestras de hígado de los grupos alimentados con dieta grasa (HA, HL), que se confirmó por las elevadas concentraciones de las enzimas alanina aminotransferasa y aspartato aminotransferasa, el examen histológico y la presencia de dislipemia. Tras el consumo de tomate se observó una mejoría en la concentración de colesterol HDL en el grupo HL en comparación con HA y una disminución del estrés oxidativo, revelada por la reducción de isoprostanos en orina. En el grupo HL se observó una sobreexpresión de varios genes relacionados con el transporte de ácidos grasos, la hidrólisis lipídica y la ?-oxidación mitocondrial y peroxisomal, lo que sugiere una mejoría en el metabolismo lipídico hepático asociada a la ingesta de tomate. Por otra parte, se observó una interesante modificación del perfil peptidómico urinario en el grupo HL, quedando este en una situación intermedia entre los grupos N y el grupo HA, lo cual evidencia que el consumo de zumo de tomate mejora el patrón metabólico en el grupo alimentado con dieta alta en grasa, dirigiéndolo hacia un estado más fisiológico Conclusiones: Estos resultados sugieren que el licopeno procedente del zumo de tomate ejerce un efecto protector frente a la NAFLD y por tanto, el tomate y derivados deberían ser considerados dentro de las estrategias dietéticas recomendadas para su tratamiento. Sin embargo, se necesitan más estudios para elucidar los mecanismos de acción del licopeno en el metabolismo lipídico del hígado, así como para desarrollar un panel de biomarcadores específicos que permitan el diagnóstico y prevención de NAFLD.
- English
Background: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common liver disorder in Western countries with a high prevalence. It covers a spectrum ranging from hepatic steatosis to steatohepatitis (NASH), fibrosis and cirrhosis. Obesity, type 2 diabetes, dyslipidaemia and hypertension are most important risk factors; in fact, NAFLD is considered the hepatic manifestation of metabolic syndrome. The hallmark of NAFLD is hepatic lipid accumulation in the absence of significant ethanol consumption (Wei et al., 2008; Musso et al., 2009).
Two steps or hits have been proposed for the pathophysiology of NAFLD and NASH: the first hit is owed to the triglycerides accumulation as consequence of insulin resistance. The second hit includes oxidative stress, lipid peroxidation, increased cytokine production and inflammation, resulting in NASH (Tessari et al., 2009).
Dietary factors may modulate liver steatosis. Indeed, lifestyle modification including diet and exercise are crucial to achieve significant improvements. In this regard, the Mediterranean diet has been suggested as the dietary strategy for this disease due to the high consumption of plant-based foods and low intake of saturated fats and refined sugars. Tomato products are a dietary source of natural antioxidants, especially, lycopene. Previous studies have shown the consumption of tomatoes and tomato products strengthened the antioxidant system and inhibited lipid peroxidation in humans. Moreover, lycopene has displayed to have a preventive effect on the development of NASH induced by a high fat diet in animal models, as well as, an inhibitory effect of lipid peroxidation in the liver tissues.
Objective: On this basis, the main objective of the present Doctoral Thesis was to evaluate the effect of tomato juice on liver lipid metabolism in order to elucidate the possible mechanisms of action of tomato lycopene in vivo, using a Sprague Dawley rat model. For that, we carried out 2 experiments involving the intake of tomato juice; firstly with rats fed a standard rodent diet and secondly with rats with diet-induced hepatic steatosis (high-fat and high cholesterol diet).
Experimental design: In study 1, 24 male Sprague Dawley rats (12 weeks old) were randomly divided in three groups (n=8) fed to standard diet for rodents and different drink as follows: control group (tap water as drink), group 1 (commercial tomato juice with a low content of lycopene) and group 2 (commercial tomato juice with a high content of lycopene). After three weeks, rats were sacrificed and blood and liver samples were collected. Furthermore, faeces samples were collected and the beginning and at the end of the experimental period.
In study 2, 24 male Sprague Dawley rats (8 weeks old) were randomly divided in four groups (n=6) fed to standard diet (N) or hypercholesteraemic and high fat diet (H) for 5 weeks and were provided water (A) or tomato juice (L) as drink. After this period, rats were sacrificed and blood, adipose tissue, aorta and liver samples were collected. Moreover, urine and faeces samples were collected weekly.
Results: In study 1, significant differences were found in HDL-cholesterol between control and experimental groups, being higher in latter groups. Despite of cholesterol levels in liver were very similar in three groups, an inhibitory effect of the activity of HMG-CoA-R in liver was shown in group 2. Finally, regarding short chain fatty acids (SCFA) analysed in the faeces, only a significantly higher concentration of butyrate was observed in group 2.
In study 2, steatosis grade 2 was observed in groups H which was confirmed by the levels of plasma alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST), histological examination and presence of dyslipidaemia. A significant improvement of HDL-c was observed in HL compared with HA, as well as an alleviation of oxidative stress through reduction of urine isoprostanes. In relation to fatty acid gene expression analysed in liver, an overexpression of several genes related to fatty acid transport, lipid hydrolysis and mitochondrial and peroxisomal ?-oxidation was observed in HL. Interestingly, tomato juice intake partially reverted the metabolic pattern from a high-fat diet to a standard diet even in metabolites not related to the redox state. Furthermore, tomato juice consumption originated an interesting modification in patterns of urinary peptidomic biomarkers in group HL, staying in an intermediate position between group N and HA.
Conclusions: In summary, these results suggest that lycopene from tomato juice has a protective effect on NAFLD and therefore, tomato and tomato products should be taken into consideration in the dietary strategies of treatment of NAFLD. However, further researches should be carried out to elucidate the mechanisms of lycopene in liver lipid metabolism in NAFLD and to develop a panel of specific peptidomic biomarkers to lead an early diagnosis and prevention of NAFLD.
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