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MÉXICO, CD. MX. 2017 FACULTAD DE QUÍMICA INTERVENCIÓN CON RESVERATROL PREVIO Y DURANTE LA GESTACIÓN EN LA RATA OBESA: BENEFICIOS SOBRE EL METABOLISMO MATERNO, COMPOSICIÓN DE LA LECHE Y SU IMPLICACIÓN EN EL HÍGADO DE LA DESCENDENCIA T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA BIÓLOGA PRESENTA ALINE DANIELA NERI SALAZAR UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: Profesora: Laura Carmona Salazar VOCAL: Profesora: Tania Gómez Sierra SECRETARIO: Profesora: Claudia Janet Bautista Carbajal 1er. SUPLENTE: Profesora: Francisca Morayna Gutiérrez Luna 2° SUPLENTE: Profesora: Sara Margarita Garza Aguilar SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: INSTITUTO NACIONAL DE CIENCIAS MÉDICAS Y NUTRICIÓN “SALVADOR ZUBIRÁN”, DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN DR. CARLOS GUAL CASTRO ASESOR DEL TEMA: Dra. Claudia Janet Bautista Carbajal SUSTENTANTE: Aline Daniela Neri Salazar Esta tesis fue realizada en el Departamento de Biología de la Reproducción Dr. Carlos Gual Castro del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán”. Este trabajo fue financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONACYT (CINVA-1868 BRE-1868-16/19-1) con el nombre del proyecto “Interventions to improve maternal profile and prevent cardio-metabolic and behavioural deficits in future generations due to programming by maternal obesity“. ÍNDICE 1 RESUMEN ................................................................................................................5 2 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................8 2.1 Obesidad ...............................................................................................................8 2.1.1 Generalidades .............................................................................................8 2.1.2 Consecuencias a la salud ..........................................................................10 2.2 Orígenes del desarrollo de la salud y la enfermedad (DOHaD) ...........................11 2.3 Metabolismo durante la gestación y la lactancia ..................................................15 2.3.1 Gestación ..................................................................................................15 2.3.2 Lactancia ...................................................................................................17 2.4 Obesidad materna ...............................................................................................20 2.4.1 Efecto en la madre .....................................................................................20 2.4.2 La obesidad materna y los efectos en la progenie .....................................22 2.5 Metabolismo del estrés oxidante .........................................................................24 2.6 Acción de las intervenciones ...............................................................................26 2.6.1 Resveratrol y sus funciones .......................................................................28 2.7 Estudios de la intervención en modelos animales ...............................................30 3 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................33 4 HIPÓTESIS .............................................................................................................34 5 OBJETIVOS ...........................................................................................................35 5.1 General ...............................................................................................................35 5.2 Particulares .........................................................................................................35 6 DISEÑO EXPERIMENTAL .....................................................................................36 6.1 Modelo biológico..................................................................................................37 7 METODOLOGIA .....................................................................................................39 7.1 Animales experimentales .....................................................................................39 7.2 Apareamiento, cuidado y mantenimiento de los animales ...................................39 7.3 Dietas (modelo obesogénica) ..............................................................................40 7.4 Medición de peso corporal ...................................................................................42 7.5 Producción de leche ............................................................................................42 7.6 Extracción de leche .............................................................................................43 7.6.1 Grasa total .................................................................................................43 7.6.2 Humedad ...................................................................................................44 7.7 Extracción de suero .............................................................................................45 7.7.1 Triacilglicéridos ..........................................................................................45 7.8 Extracción de órganos (Hígado y GM) .................................................................46 7.8.1 Análisis histológico y morfométrico ............................................................47 7.8.1.1 Grasa por área .......................................................................................49 7.8.1.2 Área de acino .........................................................................................49 7.8.2 Grasa total .................................................................................................49 7.8.3 Triacilglicéridos ..........................................................................................49 7.9 Análisis estadístico ..............................................................................................51 8 RESULTADOS .......................................................................................................52 8.1 19 días de gestación ...........................................................................................52 8.1.1 Peso corporal y suero ................................................................................52 8.1.2 Glándula Mamaria .....................................................................................53 8.1.3 Hígado .......................................................................................................55 8.2 21 días de lactancia .............................................................................................56 8.2.1 Peso corporal y suero ................................................................................56 8.2.2 Glándula mamaria .....................................................................................578.2.3 Hígado .......................................................................................................59 8.2.4 Leche .........................................................................................................61 8.3 Progenie (110 días de vida) .................................................................................62 8.3.1 Macho ........................................................................................................62 8.3.1.1 Hígado ...................................................................................................62 8.3.2 Hembra ......................................................................................................63 8.3.2.1 Hígado ...................................................................................................63 9 DISCUSIÓN ............................................................................................................65 10 CONCLUSIÓN ........................................................................................................76 11 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................77 12 APENDICES ...........................................................................................................83 12.1 Procedimiento para la elaboración de dietas experimentales .............................83 12.2 Trabajos presentados en congresos nacionales e internacionales .....................85 12.2.1 In the Rat Consumption of Vegetable or Animal Protein Diets in Pregnancy and Lactation Alter Milk Composition and Offspring Outcomes. ..............................85 12.2.2 Efectos de la intervención con resveratrol en ratas expuestas a una dieta alta en grasa sobre el metabolismo de lípidos materno y la composición de la leche. ...87 RESUMEN DE ABREVIATURAS AG Ácidos grasos AMPK Cinasa adenosin monofosfato (por sus siglas en inglés) CC Cuerpos cetónicos DAG Dieta alta en grasa dG Días de gestación DIEB Departamento de Investigación Experimental y Bioterio DINT Intervención dietaria (por sus siglas en inglés) dL Días de lactancia DMG Diabetes Mellitus gestacional DM2 Diabetes Mellitus tipo 2 Do Dosis DPN Día(s) posnatal(es) DOHaD Origen del desarrollo de la salud y la enfermedad (por sus siglas en inglés) ECV Enfermedades cardiovasculares EE Error estándar EHGNA Enfermedad del hígado graso no alcohólico EO Estrés oxidante ERO Especies reactivas de oxígeno GK Glicerol cinasa (por sus siglas en inglés) GM Glándula mamaria GPO Glicerolfosfato oxidasa (por sus siglas en inglés) HA Hipertensión arterial IMC Índice de Masa Corporal INCMNSZ Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán” MO Madre(s) obesa(s) OM Obesidad materna OMS Organización Mundial de la Salud POD Peroxidasa (por sus siglas en inglés) Res Resveratrol RL Radicales libres rpm Revoluciones por minuto Sit1 Sirtuin 1 TA Tejido adiposo Tg Triacilglicéridos v.o. Vía oral ~ 5 ~ 1 RESUMEN INTRODUCCIÓN: Actualmente la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera la obesidad la pandemia del siglo XXI, mostrando cifras alarmantes que involucran a mujeres en edad reproductiva e infantes. Hoy en día existen estudios epidemiológicos que muestran que existe correlación entre el peso de la madre y el peso de su descendencia, mientras que los estudios con modelos animales muestran que los hijos provenientes de madre obesas presentan alteraciones metabólicas a corto y largo plazo, esto debido a la alimentación alta en grasa que experimenta la madre durante toda su vida y en gestación y lactancia lo que programa negativamente a la progenie. Estos cambios fisiológicos y celulares que ocurren en la descendencia desde la vida temprana se le conocen como los orígenes del desarrollo de la salud y la enfermedad por sus siglas en inglés (DOHaD). Por ello se han desarrollado estudios para prevenir el daño por la obesidad materna generando diseños experimentales de intervención en modelos biológicos. La obesidad materna se ha asociado con un aumento del estrés oxidante por lo que la intervención con algún antioxidante puede prevenir o revertir los daños ocasionados, siendo prometedora la intervención antes y durante la gestación con Resveratrol (Res) el cual es una molécula con gran capacidad antioxidante. OBJETIVO: Estudiar el impacto del consumo de una dieta alta en grasa (DAG) y los efectos de la intervención con Res previo y durante la gestación, en el metabolismo de lípidos de órganos maternos en la gestación y la lactancia, así como los cambios en la estructura del hígado de la progenie. METODOLOGÍA: Se emplearon ratas hembras (Wistar) recién destetadas de 21 días postnatales (DPN), asignadas a cuatro grupos experimentales de acuerdo a la dieta y la intervención con Res: el grupo control (C) alimentado con dieta chow purina 5001 con 5% grasa y el grupo obeso (MO) alimentado con dieta obesogénica con 25% grasa durante su desarrollo; a partir de los 90 d y durante la gestación, la mitad de las ratas se intervinieron vía oral con Res a una dosis (20 mg/kg*d) obteniendo dos grupos más: el grupo control intervenido con Res (CRes) y el grupo obeso intervenido con Res (MORes). A los 120 DPN las ratas de todos los grupos experimentales fueron ~ 6 ~ apareadas y a los 19 días de gestación (19 dG) y 21 días de lactancia (21 dL) se obtuvó el peso corporal, y se determinó la concentración de triacilglicéridos (Tg) en el suero, hígado y glándula mamaria (GM) se les cuantificó el contenido de grasa por Folch y se le realizó un análisis histológico. Al 14dL se calculó la producción de leche y al 21 dL se cuantificó la grasa de leche. Una vez que nacieron las crías se les asignó al mismo grupo experimental de la madre y a partir del destete (21 DPN) se les alimentó con dieta control hasta el final del experimento (110 DPN) donde se extrajó el hígado para cuantificar el porciento de grasa por Folch e histología. RESULTADOS: a los 19 dG las madres del grupo MO mostraron mayor peso corporal, de la GM y del hígado, en el suero se observó mayor concentración de Tg, así como incremento en el porciento de grasa y Tg en los órganos de estudio comparados con el grupo control, y la intervención con Res (CRes y MORes) tuvo beneficios sobre estos mismos parámetros ya que se disminuyó significativamente con respecto al grupo MO. A los 21 dL no fue diferente el peso corporal y del hígado en el grupo MO respecto de C, sin embargo el grupo MO respecto al control presentó mayor concentración de Tg en suero, en hígado y GM, al igual que un mayor peso de la GM, y la intervención con Res (CRes y MORes) ocasiono efectos positivos sobre el peso del hígado, en el contenido de grasa y el porcentaje de Tg en hígado y GM. Con respecto a la producción de leche a 14 dL no se observaron cambios entre los grupos de estudio, sin embargo la leche de las madres MO tuvo mayor contenido de grasa respecto del C y la intervención con Res disminuyó significativamente la cantidad de grasa en la leche en el grupo MORes respecto de MO. A los 110 DPN las crías del sexo masculino provenientes de madres obesas mostraron un aumento en el peso y en el porciento de grasa del hígado respecto del grupo C, sin embargo la intervención con Res en las madres previno el incremento de peso y grasa en el grupo MORes; en las hembras no hubo diferencia de peso del hígado entre los grupos y no se observó cambios en el porcentaje de grasa entre C y MO sin embargo la intervención con Res en los grupos CRes y MORes disminuyó el porciento de grasa. CONCLUSIÓN: Las ratas alimentadas con dieta obesogénica impactaron negativamente en el metabolismo de lípidos en el suero, GM e hígado materno,~ 7 ~ aumentando la composición de grasa en la leche, esta exposición materna programó de manera negativa el hígado de las crías macho. La intervención con Res previo y durante el embarazo redujo total o parcialmente los efectos negativos en el metabolismo de lípidos tanto en la madre como en la progenie, pudiendo ser así una opción para prevenir el daño a la salud en la madre obesa y su descendencia. ~ 8 ~ 2 INTRODUCCIÓN La nutrición es una condición necesaria para la vida, desafortunadamente se ha modificado altamente por el comercio, mercantilismo y necesidades económicas de cada país, lo cual ha afectado la calidad de vida a nivel mundial, donde el tener una conducta alimenticia adecuada se ha asociado directamente con la promoción de la salud, la prevención y reducción de enfermedades (Gibney et al., 2005), sin embargo el desconocimiento en la población de lo que es ejercer una buena conducta alimenticia es alto y esto ha repercutido negativamente en el ser humano teniendo daños desde las funciones biológicas, hasta las psicológicas y sociales (Esquivel et al., 2005). Por lo que es necesario mencionar que en la nutrición influyen algunos aspectos como edad, sexo, características genéticas, actividad física, ambiente y alimentación. Por ello en los últimos años el interés de la relación entre los hábitos alimentarios y la salud ha sido el estudio de enfermedades crónicas como es el cáncer, diabetes mellitus tipo 2 (DM2) y la obesidad (Gil et al., 2010). Esta última de nuestro interés ya que se relaciona con un exceso de grasa ocasionada por múltiples etiologías, siendo comúnmente la ingesta de una dieta alta en grasa (DAG), así hoy en día se le considera la primera causa de muerte a nivel mundial por las comorbilidades asociadas a ella. Actualmente se sabe que la influencia del desarrollo de estas comorbilidades está dada por el fenotipo el cual está influenciado por el ambiente fetal y posnatal, llamando a esta hipótesis “el origen del desarrollo de la salud y la enfermedad”, DOHaD por sus siglas en inglés, programando al feto a ser susceptible a enfermedades en la adultez (Zambrano, 2004). 2.1 Obesidad 2.1.1 Generalidades La obesidad es una enfermedad crónica originada por un desequilibrio energético entre el incremento de la ingesta energética y un decremento en el gasto energético total, o una mezcla de ambos (González, 2004, Gibney et al., 2005; Gil et al., 2010). Esta se ~ 9 ~ caracteriza por un aumento de la masa grasa o tejido adiposo (TA) y en consecuencia un aumento del peso corporal respecto al que tendría una persona por su talla, edad y sexo (Gil et al., 2010). Asimismo el tipo de obesidad y las consecuencias metabólicas son diferentes según las características del individuo, pero también pueden ser causa o resultado de una exposición temprana al estrés, desde la nutrición intrauterina hasta las condiciones climáticas que pueden modificar el adecuado desarrollo del individuo (Basilo et al., 2005) desde etapas tempranas predisponiéndolo al desarrollo de obesidad, pero incluso DM2 y enfermedades cardiovasculares (ECV). El diagnóstico de la obesidad se realiza por medio de índices de acumulación de grasa corporal, los más usados y aceptados son el Índice de Masa Corporal (IMC) y la circunferencia abdominal. El IMC es el parámetro antropométrico más usado para diagnosticar obesidad y establecer sus distintos grados. Se define como el peso del individuo en kilogramos dividido por su talla al cuadrado expresada en metros (kg/m2). El diagnóstico de sobrepeso se establece cuando el IMC es de 25-29.9 kg/m2 y el de obesidad cuando es ≥30 kg/m2 (Gil et al., 2010). Los criterios de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la clasificación del peso corporal en adultos según el IMC son los siguientes: Clasificación IMC (kg/m 2) Riesgo de trastornos asociados Normopeso 18.5-24.9 Medio Sobrepeso grado I 25-26.9 Aumentado Sobrepeso grado II 27-29.9 Moderado Obesidad grado I 30-34.9 Alto Obesidad grado II 35-39.9 Muy alto Obesidad grado III 40-49.9 Muy alto Obesidad grado IV ≥50 Extremadamente alto La circunferencia abdominal es junto con el IMC, el parámetro más utilizado en la valoración clínica, ya que el exceso de grasa abdominal representa un mayor riesgo para la salud. Por ello se establece que el riesgo de enfermedades relacionadas a la ~ 10 ~ obesidad es mayor cuando el perímetro de la cintura es >102 cm en los hombres y >88 cm en las mujeres (Gil et al., 2010). En niños resulta más difícil clasificar la obesidad mediante el IMC ya que la altura varía con la edad durante el periodo de crecimiento, y por ello deben ser usados percentiles de IMC ajustados a la edad (Gibney et al., 2005). Durante el desarrollo existen algunas situaciones que pueden favorecer o desencadenar la acumulación de masa grasa, pues se sabe que en el embarazo se producen una serie de cambios metabólicos, hormonales, físicos y psíquicos que en ocasiones se acompañan de un aumento de la ingesta de alimento, no solo por las necesidades de la etapa, si no por condiciones mentales de la madre al intentar satisfacer antojos y no cubrir las condiciones nutrimentales de este periodo. El resultado final puede ser un excesivo aumento de peso, problemas de tipo metabólico, pero lo más crítico es que esta madre está haciendo vulnerable y susceptible al feto en desarrollo, ya que desde este momento se comienza a programar de manera negativa a la descendencia, debido a la conducta alimenticia que está desarrollando la madre (Barker et al., 2001). Durante la lactancia, con la llegada de un hijo suele aumentar el estado de ansiedad de la madre, lo cual hace que aumente la ingesta, desafortunadamente en ciertas ocasiones esta conducta suele ser en decremento de la salud de su hijo, ya que este aumento en su consumo de alimentos es principalmente en productos que contienen un alto contenido de grasa. Si a esto se añade el reposo prescrito después del parto, el resultado puede ser no solo dañino para la madre si no para su descendencia (Basilo et al., 2005). Posteriormente se describirá con más detalle la relación obesidad-embarazo y obesidad-lactancia. 2.1.2 Consecuencias a la salud La obesidad es uno de los principales problemas de la salud pública en los países desarrollados, que ha sido considerada por la OMS (2016) como una de las epidemias del siglo XXI por su impacto sobre la calidad de vida y los costes sanitarios. Además constituye un factor de riesgo en la génesis de múltiples enfermedades crónicas como la DM2, hipertensión arterial (HA), dislipidemia, ECV, el síndrome de apnea del sueño, ~ 11 ~ artropatías y algunos cánceres, además de tener repercusiones psicológicas, sociales y económicas (Gil et al., 2010; Savini et al., 2013). Con frecuencia la obesidad se asocia con la enfermedad del hígado graso no alcohólico (EHGNA), caracterizada por la acumulación hepática anormal de Tg como gotas de grasa en los hepatocitos e inflamación. Una seria consecuencia de la EHGNA es que puede progresar a esteatohepatitis, fibrosis, cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular (Basilo et al., 2005; Savini et al., 2013; Marseglia et al., 2015). 2.2 Orígenes del desarrollo de la salud y la enfermedad (DOHaD) Gracias a estudios de experimentación básica y la epidemiologia clínica existen evidencias científicas que nos permiten entender el mecanismo de la obesidad y los procesos patológicos que desencadena esta enfermedad. Como es el caso de la relación entre obesidad materna (OM) durante el desarrollo temprano con la predisposición de alteraciones en el fenotipo en la vida adulta de la progenie, esto debido a una malnutrición intrauterina influyendo de manera profunda e irreversible en las características fisiológicas y metabólicasdel feto, programando el hígado, el corazón, los riñones y la función cerebral en las primeras etapas de la vida, haciéndolo susceptible a enfermedades en la vida adulta (Zambrano, 2004; Gil et al., 2010; Hernández et al., 2016). De estas evidencias ha surgido la hipótesis del DOHaD que propone que las condiciones subóptimas en el ambiente intrauterino, afectan de manera permanente las estructuras del metabolismo, dando por resultado un aumento en el riesgo a desarrollar síndrome metabólico en la vida adulta (Zambrano, 2004; Hernández et al., 2016). El término DOHaD, antes conocido como “programación fetal”, describe el proceso en el que las condiciones intrauterinas anormales incrementan la susceptibilidad al desarrollo de enfermedades, esta programación se lleva a cabo durante periodos críticos del crecimiento, teniendo efectos a largo plazo, por lo que durante la gestación y la lactancia es de suma importancia que la madre proporcione a su bebé componentes nutricionales en cantidad y calidad adecuada para que éste pueda desarrollarse y ~ 12 ~ crecer de manera adecuada. Por tanto, es importante decir que la salud del individuo estriba mucho de los hábitos alimenticios y estilo de vida que practica el individuo durante el transcurso de su existencia; sin embargo, durante el desarrollo cuando los procesos de maduración, división celular y formación de un individuo dependen de hábitos alimenticios y estilo de vida materno, deben de establecerse bases de información, prevención y educación nutricional para la madre con beneficios para el producto (Fig. 2.1) (Hernández et al., 2016). También se ha observado que las anormalidades ocasionadas por la desnutrición dependen del periodo y duración en que la madre es privada de nutrición adecuada, por ello se proponen tres hipótesis distintas de la nutrición en la vida fetal o neonatal: 1. El exceso de nutrición incrementa el riesgo de obesidad, 2. La desnutrición también se relaciona con incremento en el riesgo de obesidad y, 3. La nutrición óptima en la infancia, representada por el amamantamiento, sirve de protección contra la obesidad en el futuro (Zambrano, 2004). Figura 2.1. Hipótesis de los orígenes del desarrollo de la salud y la enfermedad: la malnutrición materna durante la gestación produce una agresión in útero que altera la nutrición normal y el desarrollo fetal (Bautista, 2012). ~ 13 ~ Diversos grupos de investigación epidemiológica y de experimentación básica trabajan en conocer las causas, factores y eventos que predisponen al individuo a desarrollar obesidad. Un modelo que está siendo ampliamente estudiado es el de la OM, este modelo utiliza ratas alimentadas con una DAG mostrando que las crías provenientes de estas madres presentan mayor peso corporal, un elevado índice de adiposidad, hiperglucemia, fosfolípidos y colesterol aumentados al momento del destete (Hernández et al., 2016). El grupo de trabajo de la Dra. Elena Zambrano del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán” (INCMNSZ), en el departamento de Biología Reproductiva, evidenció en un modelo de ratas alimentadas con DAG, que las madres obesas tienen un incremento importante en el peso, un índice elevado de adiposidad, concentraciones elevadas de leptina e hígado graso, mientras que sus crías en ambos sexos mantuvieron un peso similar al nacimiento y al destete (21 DPN), pero a partir de la pubertad y la vida adulta se incrementa el peso; en la descendencia los hallazgos fueron concentraciones elevadas de colesterol, Tg y leptina y sobre esta misma línea pero analizando los efectos transgeneracionales encontramos que únicamente la exposición durante la vida fetal y/o neonatal, a mal nutrición, los efectos adversos de la programación son transmitidos por línea germinal a generaciones subsecuentes sin que éstas hayan estado en contacto directo con los factores tóxicos, lo que quiere decir que la abuela que tuvo el reto nutricional durante la gestación y lactancia hace que su hijo y nieta, los cuales no fueron expuestos a ninguna condición adversa, tengan daño a nivel de la conducta innata y exploratoria, demostrando que la programación negativa que tuvo la primera generación a nivel del hipocampo ventral y que se expresó por cambios en la conducta también lo manifestó la segunda generación (Hernández et al., 2016). Por otro lado, estudios de OM en primates no humanos, demostraron que la descendencia queda programada negativamente observándose alteración en la fisiopatología del hígado y que estos efectos variaban de acuerdo al sexo, ya que los machos desarrollaban esteatosis hepática y alteraciones en la expresión de genes asociados a la insulina, además de un incremento en la lipogénesis, mientras que las hembras desarrollan resistencia en la expresión génica de factores de regulación de la ~ 14 ~ β-oxidación que conlleva a una desregulación de la homeostasis de los lípidos. Con los estudios en animales experimentales mencionados se puede resumir que en la madre el consumo de dietas con alto contenido de grasas durante toda la vida y/o durante la gestación y la lactancia generan daños en las crías, como: ganancia de peso más rápido, aumenta el consumo de alimentos en la edad adulta, además los mecanismos de regulación de la ingesta y saciedad se ven alterados (Hernández et al., 2016). En adición a lo que se ha dicho, el Dr. Peter Nathanielsz, de la Universidad Cornell en Nueva York, ha postulado diez principios que describen el origen de la salud y la enfermedad en la programación fetal (Zambrano, 2004). A continuación se describen brevemente estos diez principios: 1. Durante el desarrollo embrionario hay periodos críticos de vulnerabilidad a condiciones subóptimas que ocasionan que el producto sufra consecuencias patológicas a futuro. Esta vulnerabilidad ocurre en diferentes tiempos en los diversos tejidos, y las células que se dividen rápidamente corren mayor riesgo de ser afectadas. 2. La programación tiene efectos permanentes que alteran las respuestas de la vida adulta y que aumentan la susceptibilidad a enfermedades. 3. El desarrollo fetal depende de la actividad normal continua. Cada fase del crecimiento requiere de condiciones específicas para el desarrollo ulterior. 4. La programación entraña varios cambios estructurales y asimétricos en diferentes órganos. 5. La placenta tiene un cometido prepoderante en la programación fetal. 6. En un ambiente desfavorable, el lactante tiende a compensar las deficiencias, pero esa compensación tiene su precio. 7. El esfuerzo realizado después del nacimiento para revertir las consecuencias de la programación fetal puede tener nuevas consecuencias no deseables, ya que cambian las condiciones posnatales a las que el feto debía someterse. ~ 15 ~ 8. Los mecanismos celulares fetales frecuentemente difieren de los procesos que se realizan en los adultos. Los fetos reaccionan de diferente manera que los recién nacidos y los adultos ante condiciones subóptimas. 9. Los efectos de la programación fetal pueden pasar a través de generaciones por medio de mecanismos que no entrañan cambios genéticos. 10. La programación fetal suele tener diferentes efectos según el sexo (masculino o femenino). Actualmente se han sumado otros principios que siguen ayudando a fortalecer el DOHaD, con los datos obtenidos a través de los diversos estudios experimentales. 2.3 Metabolismo durante la gestación y la lactancia Las necesidades nutricionales durante el proceso reproductivo (gestación y lactancia) están incrementadas para permitir el crecimiento y desarrollo tanto del feto como del neonato, así como para sobrellevar los cambios adaptativos que la madre desarrollará en este periodo. Por lo que es importante saber las necesidades nutricionales de la embarazada y la lactantepara mantener su salud y la de su descendencia (Gil et al., 2010). 2.3.1 Gestación Durante la gestación se producen diversos y profundos cambios de tipo adaptativo en el cuerpo de la mujer, debido a acciones hormonales, bioquímicas o mecánicas que garantizan el desarrollo fetal y preparan al organismo para el parto y la posterior lactancia. La adaptación metabólica en los tejidos y órganos para las nuevas necesidades de la gestación se producen desde el inicio del embarazo, variando a medida que va avanzando. En la primera mitad de la gestación se sabe que es un periodo básicamente anabólico, con el objetivo de lograr que el feto y el neonato reciban un aporte continuo y ~ 16 ~ creciente de nutrimentos, mientras que la segunda mitad es una fase catabólica, como se refleja en el metabolismo materno de lípidos (Gil et al., 2010). Con respecto al metabolismo de lípidos de la madre, ésta obtiene los ácidos grasos (AG) indispensables a través de la dieta y la síntesis comienza cuando entran a los enterocitos por medio de una proteína localizada en la pared intestinal que los transporta. Los AG con más de 14 carbonos se esterifican para formar Tg dentro del enterocito y pasan a la circulación sanguínea a través de la vía linfática en forma de quilomicrones. La enzima lipoproteína lipasa (LPL), que se encuentra en la pared interna de los capilares sanguíneo hidrolizá los Tg en AG (saturados, mono insaturados o poli insaturados), es así como pueden ser transportados a sus diferentes destinos metabólicos como el hígado y el TA, durante la gestación llegan a la placenta para ser transportados al feto y durante la lactancia a la glándula mamaria (GM) para poder ser parte de la leche (Fig. 2.2) (Bautista et al., 2010). Estos AG son activados y usados para ser esterificados y formar gliceroles o para ser degradados a Acetil-CoA el cual se canaliza al ciclo de Krebs y a fosforilación oxidativa, o bien a síntesis de cuerpos cetónicos (CC) a través de la β-oxidación, así estos CC cruzan la barrera placentaria con el objetivo de ser utilizados como combustible por el feto e incluso para la síntesis de lípidos cerebrales (Cabero et al., 2007). Durante el embarazo el hígado esta anatómicamente marcado y tiene alteraciones fisiológicas que son esenciales en el soporte materno y la nutrición fetal. Los cambios morfológicos están relacionados a fuerzas mecánicas más que por un real aumento de tamaño, pues es el resultado del alargamiento del útero que desplaza al hígado superior, posterior y anteriormente. Sin embargo se ha reportado que existe un significante crecimiento del hígado materno a través de incrementos coordinados en número y tamaño de hepatocitos (Kim et al., 2016). Histológicamente solo hay cambios menores como el incremento de almacenamiento de glucógeno y Tg, al igual que variaciones en el tamaño de las células. Además la influencia hormonal por estrógenos afecta la síntesis hepática de proteínas, enzimas y lípidos plasmáticos (Coad, 2005; Blackburn, 2013). ~ 17 ~ En cuanto a las mamas hay un aumento del tamaño y del peso, debido al incremento de tejido glandular a partir de la hiperplasia y la hipertrofia de los alvéolos mamarios. A partir de la vigésima semana se empieza a producir el calostro, que se acumula en los alvéolos mamarios, como manifestación de los procesos madurativos de preparación para la lactancia (Gil et al., 2010). Todos estos cambios fisiológicos, metabólicos y hormonales están fuertemente relacionados a la conducta nutricional que adopte la madre durante la gestación, como lo es el metabolismo de lípidos en la primera mitad del embarazo por acción de ciertas hormonas que promueven la acumulación de grasa (inhibiendo la lipólisis), para tener depósitos suficientes que solventarán los últimos meses de la gestación. En la segunda parte del embarazo los niveles de lactógeno placentario humano (HPL) o somatomamotropina coriónica humana, favorecen la lipólisis y la movilización de los depósitos grasos, lo que aumenta los niveles circulantes de AG y Tg hasta tres veces más de lo normal (Bautista et al., 2010; Gil et al., 2010). 2.3.2 Lactancia Como ya se mencionó una mujer alimentada adecuadamente durante la gestación acumula parte de las reservas necesarias para iniciar la lactancia. Por lo que ocurre una cascada de cambios a nivel tisular, celular y molecular, los cuales comienzan en la gestación y culminan en la lactancia (Gil et al., 2010; Bautista et al., 2014). Por ejemplo algunas hormonas, como la prolactina, elevan sus niveles, mientras que la progesterona y los estrógenos los disminuyen, con lo que inicia la secreción láctea. Mientras que la oxitocina estimula la eyección láctea como consecuencia de la contracción de las células mioepiteliales de los conductos galactóforos. La succión del neonato se convierte en el estímulo fundamental para la producción y la secreción de leche (Gil et al., 2010). En la lactancia las mamas tienen el principal papel, por lo que se describe brevemente características de ellas. Las mamas son estructuras anatómicas y tienen dos componentes: a) la GM cuyos conductos se conectan al exterior por el pezón y b) el TA que las rodea (Fig. 2.2A). La GM está formada por lóbulos mamarios que a su vez ~ 18 ~ están formados por acinos, o lóbulos, cada uno con su conducto excretor. Los acinos se conforman de células secretorias que producen la secreción láctea y conforman una cavidad donde se vierte esta secreción, por lo que son importantes para el proceso de secreción y eyección de la leche (Fig.2.2B) (Vargas, 2015). La GM comienza su preparación, proliferación división celular y diferenciación lóbulo alveolar durante la gestación. Los cambios fisiológicos y bioquímicos que se adaptan en este momento dependen del ambiente nutricional y hormonal adecuado, con mayor importancia es el ambiente metabólico, donde el TA es uno de los órganos con mayor participación en el progreso de la GM, ya que moviliza todas sus reservas energéticas provenientes de la dieta, para preparar el ambiente necesario, que requiere el desarrollo mamario, el éxito que se tenga en la formación y maduración de la GM influirá en el número y actividad de las células mamarias, repercutiendo así en la producción de la leche y también en el volumen y composición (Bautista et al., 2014). Con la leche materna, la madre ofrece al recién nacido un alimento completo destinado a cubrir sus necesidades nutricionales y perfectamente adaptado a sus posibilidades digestivas y metabólicas. Por ello, se sabe que la leche humana tiene más de 300 componentes, entre ellos macronutrientes (vitaminas y minerales), enzimas, hormonas, Figura 2.2. A) Estructura anatómica de las mamas y B) estructura del acino. ~ 19 ~ factores de crecimiento, componentes del sistema inmune y agentes antiinflamatorios, con todo ello la leche materna brinda protección contra la obesidad, la DM2 y otras enfermedades metabólicas. Aunque es importante mencionar que el tipo de alimentación y el estado nutricional de la madre influirán en la cantidad y la composición de la leche producida, entre los nutrimentos cuya composición se modifica con mayor facilidad son los AG (Gil et al., 2010). La variación de la composición de AG es de gran relevancia debido a que son la principal fuente de energía en la leche, con el 50% del valor energético total, por lo que si cambia la concentración de AG habrá un cambio en el contenido energético, aparte de que tienen múltiples funciones y son imprescindibles para el crecimiento, el desarrollo y las funciones neuronales y de la retina (Aguilar, 2005; Coad, 2005). Así la composición de los AG en la leche puede modificarse muy fácilmente debido a tres mecanismos: 1) La intervención dietaría, 2) la modificación en la síntesis de AG de novo en la GMo TA y 3) la captación de AG por las lipoproteínas en la GM. En la leche materna los Tg son los componentes mayoritarios constituyendo el 96% del total de los la grasa que a su vez son principalmente obtenido de dos fuentes; 1) de la síntesis de novo en el TA e hígado y 2) de los AG libres de la circulación (Bautista et al., 2014). Para aportar estos AG al neonato a través de la leche, el metabolismo de lípidos materno genera acciones para transferirlos de alguna manera como es: 1. La ingesta a partir de la dieta, 2. La digestión, 3. La formación de bolo, 4. La hidrólisis de estos componentes, 5. El transporte al enterocito, 6. La esterificación de los AG con el gricerol para dar lugar a los Tg, formando gotas, 7. Transporte de las gotas de Tg a la GM, donde se desprenden hasta ser expulsadas de la célula en forma de glóbulos de grasa (Aguilar, 2005) (Fig. 2.3). En cuanto al hígado los cambios anatómicos y fisiológicos ocasionados por el embarazo gradualmente regresan a sus estados pre embarazo durante el periodo postparto (Blackburn, 2013). ~ 20 ~ 2.4 Obesidad materna 2.4.1 Efecto en la madre La incidencia de obesidad en las mujeres embarazadas se ha incrementado, debido a una combinación de un consumo de dietas con alto contenido en grasa, cambios metabólicos propios del embarazo y predisposiciones genéticas, lo que implica un riesgo elevado de padecer complicaciones durante el embarazo y en el puerperio (Vargas, et al., 2002; Ortega, 2004; Velasco, 2010). Es importante aclarar que estas complicaciones guardan mayor relación con el peso pregestacional de la mujer que con el aumento excesivo de peso durante el embarazo, y con ello contribuir de manera importante a la OM. Los recientes estudios se han enfocado en el sobrepeso pregestacional por esta relación de la obesidad y el Figura 2.3. Metabolismo materno de lípidos y los principales destinos metabólicos. Modificado de Bautista, 2012. ~ 21 ~ embarazo, concluyendo en la gran importancia de la OM antes de la concepción, como factor de riesgo en el embarazo y las complicaciones que se presentan como resultado de esta relación (Ortega, 2004). Las complicaciones que experimenta la madre obesa (MO) pueden ser Diabetes Mellitus gestacional (DMG), hipertensión arterial asociada o inducida por el embarazo, preeclampsia, infecciones de vías urinarias, tromboflebitis, entre otras, así como complicaciones durante el día del parto, incluyendo tiempo de parto prolongado, distocia de hombros, mayor incidencia de cesáreas, productos macrosómicos, productos pretérmino o posmaduros, etc. Otras complicaciones se presentan durante la intervención quirúrgica como tiempo quirúrgico prolongado, sangrado abundante, dehiscencia de heridas quirúrgicas e infecciones (Vargas, et al., 2002; Ortega, 2004; Velasco, 2010). La DMG se presenta con mayor frecuencia en las MO, siendo la incidencia entre 4 y 18%, mientras que en las que no lo son, la incidencia es de 1 a 3%. Mientras que en la HA el riesgo entre MO y las de peso normal, se establece un riesgo mayor hasta 5.2 veces en las pacientes con sobrepeso (Vargas, et al., 2002). El patrón de aumento de peso durante el embarazo tiene implicaciones en cuanto a los cambios de peso durante el periodo posparto, por lo que el peso ganado durante el embarazo y que no se pierde en este periodo puede contribuir a la obesidad en mujeres en edad reproductiva. Posterior al parto se ha descrito que hay una disminución de peso a través de la lactancia, pues en un estudio realizado en la población danesa con mujeres con sobrepeso u obesidad (donde la lactancia exclusiva y de larga duración es frecuente), se encontró que la lactancia reduce la retención de peso en el posparto, independientemente de la categoría de IMC (García et al., 2010), aunque los resultados pueden ser variables entre mujeres (Ortega, 2004). Desafortunadamente las mujeres que ya padecían sobrepeso u obesidad pregestacional tienen mayor dificultad para iniciar una lactancia exitosa, por lo que existe una relación significativa entre la obesidad y el retraso en la lactogénesis. En un estudio se comprobó que las madres con sobrepeso u obesidad tuvieron disminución de prolactina en respuesta a la succión (García et al., 2010; Velasco, 2010). ~ 22 ~ Por otra parte, se ha visto que las MO practican una lactancia de menor duración, debido diferentes razones: - Anatómicas y fisiológicas: las causas son porque hay un retraso en la lactogénesis, así como un aumento de tamaño de las mamas, ya que tienen impedimentos prácticos o mecánicos para pegar al bebe al seno. - Médicas: ya que las MO tienen mayor probabilidad de tener a sus hijos por cesárea, son propensas al retardo de lactogénesis o a tener una menor producción láctea. - Socioculturales y psicológicas: las mujeres obesas tienen menor intención de amamantar, por la dificultad de exponer partes de su cuerpo de manera discreta, por lo que se sienten incomodas con la idea de la lactancia en público; al presentar una mayor insatisfacción con su imagen es menos probable que deseen amamantar, al igual que pueden presentar una baja autoestima y un mayor riesgo de depresión posparto, lo cual puede interferir con el establecimiento y continuación de la lactancia (García et al., 2010). 2.4.2 La obesidad materna y los efectos en la progenie El principal efecto en la progenie es la programación que se da desde la concepción hasta el periodo postparto, lo cual da origen a la hipótesis del DOHaD, mencionada previamente en esta introducción. Por lo que en esta sección se mencionaran ejemplos de los efectos a corto plazo debido a la programación y a las complicaciones de la OM (Velasco, 2010). Una de las complicaciones más común es la DMG, la cual programa al neonato a una hiperinsulinemia, intolerancia a la glucosa y una alteración en la señalización de la insulina en músculo y TA, además de que hace susceptible al neonato a presentar mayor cantidad de TA y son de gran tamaño al nacer. De hecho independientemente de la DMG, las MO tienden a dar a luz a neonatos macrosómicos con frecuencia 1.4 a 18 veces mayor que las que no son obesas y estos neonatos presentan un aumento de adiposidad, por lo general un año antes que los neonatos de peso adecuado (Ortega, 2004; Velasco, 2010). ~ 23 ~ En cuanto a la lactancia, múltiples estudios demuestran una relación estrecha entre el tipo de lactancia y en el aumento del riesgo a la obesidad, reportando una asociación entre mayor ganancia de peso en el lactante (de una MO) y la lactancia natural por periodos cortos o por el uso de sustitutos de leche humana o ausencia de lactancia. Baker y sus colaboradores encontraron relación entre estos tres factores y una mayor ganancia de peso durante el primer año de vida del lactante. Estos investigadores informan que un IMC materno mayor a 30, una lactancia al seno durante menos de cinco meses y la introducción de alimentación complementaria antes de los cuatro meses de vida, se asocian con ganancias ponderales de 700 g más de lo que se espera como incremento normal (Velasco, 2010). Cabe mencionar que las preferencias por el tipo de comida se desarrollan en etapas tempranas de la vida y pueden predecir las preferencias alimentarias durante la infancia, por lo que es importante la participación de la familia para evitar el desarrollo de la obesidad infantil del neonato susceptible a desarrollarla (Velasco, 2010). Existen estudios con animales de experimentación donde las madres son alimentadas con DAG durante la gestación y la lactancia, para desarrollar OM (actualmente es el modelo más utilizado). Se observó que en la descendencia de estas madres obesas se tenía una mayor ganancia de peso y preferencia al consumo de productos grasos, azucarados y salados cuando eran adultas. Además que son máspesadas, desarrollan hiperglucemia y tienen mayor contenido de lípidos hepáticos al destete, comparadas con las crías de madres control. El grupo de investigación de la Dra. Zambrano en el INCMNSZ, utilizando este modelo, ha comprobado el incremento de peso y adiposidad, concentraciones altas de leptina así como hígado graso en las madres. Mientras que en la progenie, tanto hembras como machos, no existe diferencia de peso al nacimiento ni al destete (21 DPN), pero si desde edades tempranas, y acentuándose con la edad hasta los 800 días, demostrando un incremento del peso, TA con características hipertróficas, hiperleptinemia y triacilgliceridemia (Bautista et al., 2009). ~ 24 ~ 2.5 Metabolismo del estrés oxidante Los alimentos son la principal fuente de energía, los cuales van a metabolizarse y sintetizarse para tener moléculas más pequeñas que tienen contenido nutrimental, dentro de estos están los Tg, éstos son metabolizados a AG que se canalizan a la fosforilación oxidativa y el incremento en esta ruta conlleva a una fuga de electrones fomentando la creación de oxígeno (De Tursi et al., 2013; Savini et al., 2013), desarrollando un proceso conocido como oxidación, donde se producen moléculas llamadas radicales libres (RL), entre ellos las especies reactivas de oxígeno (ERO) (López, 2006), como lo son: anión superóxido (O2 -), peróxido de hidrógeno (H2O2) y radical hidroxilo (OH-). Además de que la mitocondria es una fuente significativa de ERO, le puede afectar estas mismas moléculas (Fig. 2.4). Para contrarrestar los efectos tóxicos de los RL, el organismo desarrolló un sistema de defensas antioxidantes, que permite su eliminación o transformación en moléculas más estables obteniendo así un equilibrio entre la formación de agentes oxidantes y las defensas antioxidantes (De Tursi et al., 2013). Sin embargo cuando hay desequilibrio entre antioxidantes y RL se le llama estrés oxidante (EO) (Fig. 2.4). Tal es el caso cuando se sobrepasa la capacidad máxima de Tg (por el excesivo consumo de grasas u otros), se depositan en el adipocito, conllevando a un almacenamiento excesivo alterando los mecanismos que los regulan y generando una situación metabólica desfavorable o tóxica, como lo es el EO, pues se producen cantidades excesivas de RL que los antioxidantes no pueden contra restar. Además los Tg se acumulan de forma ectópica en otros tejidos, fundamentalmente hígado y músculo, haciendo evidente el problema de sobrepeso u obesidad (Basilo et al., 2005). Hay estudios que apuntan a que la obesidad está relacionada con un estado de EO crónico, pues éste puede ser una consecuencia, pero también un detonante de la obesidad. La hipernutrición crónica, las comidas altas en grasas, altas en hidratos de carbono, así como también el alto consumo de AG saturados y AG trans, estimula las vías intracelulares, llevando al EO a desarrollar múltiples mecanismos bioquímicos, ~ 25 ~ (Savini et al., 2013; Fernández et al., 2014), como la inflamación para regular este proceso. Esta relación obesidad/EO puede explicar la patogénesis de las enfermedades relacionadas a la obesidad (Savini et al., 2013) y con ello considerar el EO como blanco potencial para las intervenciones clínicas en el tratamiento de múltiples enfermedades, suplementando con antioxidantes para reducir este efecto negativo y las ERO, reduciendo el riesgo de complicaciones a la obesidad (Fernández et al., 2014. Marseglia et al., 2015). Figura 2.4. Desarrollo de estrés oxidante a través del metabolismo de lípidos y su consecuente producción de RL. ~ 26 ~ 2.6 Acción de las intervenciones Las estadísticas y proyecciones indican un aumento y prevalencia de la obesidad, por lo que consecuentemente es necesario desarrollar programas de prevención e intervención que mejore la calidad de vida del individuo. La intervención debe de ser de forma temprana y oportuna, por lo efectos positivos tanto en la salud de la población, así como la reducción de los costos de los servicios hospitalarios. Las áreas de la salud, necesitan bases firmes y evidencias científicas reproducibles, que ayuden a persuadir a las mujeres obesas de reducir su IMC, ya sea antes o durante el embarazo (Hernández et al., 2016) en gran parte debido a que durante el embarazo se desarrolla parte de la programación de la descendencia. Para implementar los diferentes programas de intervención se están realizando ensayos de experimentación básica y clínica diseñados cuidadosamente, para determinar cuál es la mejor intervención (dieta, ambiente, ejercicio, fármaco, etc) y mejorar la salud materna en el embarazo y la lactancia lo cual finalmente se traducirá en mejores resultados para el desarrollo de la descendencia. Además se ha observado en algunos modelos de animales experimentales, que el uso de intervenciones terapéuticas revierten los resultados metabólicos no deseados (Nathanielsz et al., 2013). El uso de antioxidantes en el embarazo es prometedor en cuanto se use para prevenir y no como tratamiento, pues se sabe que la obesidad y el EO está ligado a algunas condiciones adversas en la madre que afectan al feto (Zampelas et al., 2015). El resveratrol (Res) y otros antioxidantes son clasificados como fitoquímicos y considerados compuesto bioactivos que se derivan de plantas, que ejercen efectos benéficos en la prevención y tratamiento de enfermedades metabólicas crónicas, como la obesidad. Estos compuestos pueden modular rutas fisiológicas y moleculares involucradas en el metabolismo energético, y sus efectos anti-obesogénicos, los cuales han sido demostrados en cultivos celulares, modelos animales de obesidad, y estudios clínico/epidemiológicos. Los principales mecanismos donde están involucrados los antioxidantes son en los efectos anti-obesidad debido a los siguientes mecanismos: ~ 27 ~ Reducen la digestión, absorción y transportación de grasa de la dieta Disminuyen la lipogénesis en el hígado y TA Incrementan la termogénesis mediada por catecolamina en el TA marrón Activan la cinasa dependiente de adenosin monofosfato (AMPK) (relacionada al balance y consumo energético) Incrementan la oxidación de grasa en el hígado y músculo Inhiben la proliferación y diferenciación del adipocito Suprimen la angiogénesis en el TA Implementan el consumo de glucosa periférica Reducen la inflamación en el hígado y TA. Hasta ahora el consumo de antioxidantes de fuentes naturales, como el Res, permanece como la opción de intervención, tratamiento y prevención de mejor costo- efectividad para la obesidad. Sin embargo hoy en día el uso de suplementos y fármacos que aporten estos beneficios es más común que los antes descritos, a la venta se encuentran numerosas presentaciones de estos suplementos sin embargo es necesario analizar con más detalle los posibles efectos benéficos y adversos y hacer evaluaciones críticas en cuanto a sus efectos potenciales, tiempo de vida media, dosis, tiempo de caducidad, absorción, disponibilidad, eliminación, pero lo más importante cómo éstos interactúan a través de las etapas del desarrollo (gestación, lactancia, pubertad, adolescencia, madurez y finalmente vejez). En términos más complejos estos antioxidantes se deben estudiar a nivel filológico en relación a: los principales blancos de acción molecular y celular, relación dosis- respuesta, su límite de dosis, y sobre todo realizar estudios de las diferentes fases de generación de un fármaco para poder extrapolar los resultados a estudios de intervención humana (Zampelas et al., 2015). Esto debido a que muchos de estos ~ 28 ~ productos salen a la venta como suplementos alimenticios que se venden en la medicina alternativa sin ningún proceso de farmacovigilancia. 2.6.1 Resveratrol y sus funciones El Res es un polifenol naturalcon una estructura de estilbeno. Su estructura básica consiste en dos anillos fenólicos unidos por un enlace doble estireno, el cual forma el 3,5,4´-Trihidroxiestilbeno, nombre químico del Res. Este doble enlace es responsable de las formas isomericas cis- y trans- del Res, Fig. 2.5 (Gambini et al., 2015). La acumulación de esta sustancia en las plantas es producido por un mecanismo de resistencia a parásitos y otras condiciones adversas, como la infección fúngica, radiación UV, sustancias químicas y en general, factores estresantes para la planta (Gambini et al., 2015). El Res está presente en una variedad de alimentos que forman parte de la dieta humana, como las uvas, arándanos, moras, el vino tinto, manzana y nueces (Savini et al., 2013; Gambini et al., 2015; Zampelas et al., 2015), y es considerado un protector en contra de ECV, DM2, el envejecimiento, cáncer y obesidad debido a sus propiedad antioxidante. Sus múltiples acciones incluyen: incrementar la actividad mitocondrial, contrarrestar la acumulación lipídica, disminuir la inflamación, aumenta la señalización de insulina y modula el balance redox (Savini et al., 2013); de igual forma estimula la actividad de la AMPK, llevando a un mejoramiento de la oxidación, inhibe la adipogénesis y mejora la lipólisis (Zampelas et al., 2015). Figura 2.5. Estructuras químicas del trans-resveratrol y cis-resveratrol. ~ 29 ~ En el acervo bibliográfico se encuentran más de 200 referencias sobre sus propiedades, ejemplo de ellas están en la Tabla 2.1 (Gambini et al., 2015). Los efectos del Res en el metabolismo durante la gestación y la lactancia, así como de la progenie a largo plazo, depende del tipo de dieta consumida por la madre, y del sexo de la descendencia (Ros et al., 2016). Existen diferentes estudios donde la intervención con Res se realizó en las diferentes etapas de la reproducción, dando resultados benéficos pero variados tanto en la madre como en las crías (Tabla 2.2). Autor Dosis Periodo Efectos Madre Progenie Roberts et al., 2014 2 mg/kg/día (0.37%) Gestación ↓ Peso ↓ Tg en hígado ↑ Tolerancia a Glucosa No aplica Vega et al., 2015 20 mg/kg/día Gestación ↓ Leptina ↑ Marcadores de EO ↓ Marcadores de EO e insulina ♂ ↓ Leptina y Tg ♀ ↓ Leptina Tabla 2.1. Acciones biológicas del resveratrol (Gambini et al., 2015). ~ 30 ~ Franco et al., 2015. 30 mg/kg/día 150-180 DPN (crías) No aplica ↓ Adiposidad ↓ Leptina ↑ Señalización de Leptina Ros et al., 2016 2.0-2.5 mg/kg/día Gestación y Lactancia ↑ Consumo de energía ♂ ↓ Peso ♀ ↓ Peso Tanaka et al., 2017 20 mg/kg/día Lactancia No aplica ♂ ↓ Peso ↓ Tg ↓ Grasa en hígado Romero, 2014 20 mg/kg/día 1 mes antes y durante la gestación No aplica ↓ MDA, grasa y Tg ♂ ↓ ERO y SOD 2.7 Estudios de la intervención en modelos animales Los estudios en animales de experimentación son modelos de apoyo para entender los mecanismos y rutas celulares y dar el sustento científico y reproducible a los eventos epidemiológicos y clínicos, por lo que los resultados obtenidos a través de ellos nos permiten inferir la respuesta antes de realizar los epidemiológicos (Zambrano, 2004; Bautista et al., 2016b). Los modelos más usados en experimentación básica para tratar de entender los eventos de la programación intrauterina por la OM han sido los roedores, las ovejas y los primates no humanos. También en estos modelos se ha probado diferentes tipos de intervención como son dietas bajas en proteína o altas en grasa, ejercicio tanto en la madre como en la cría, e incluso se han utilizado fármacos y suplementos. Así como también se han hecho estudios a largo plazo o de tipo transgeneracional o con divergencia de género (Bautista et al., 2016b). Por ello los modelos animales han permitido conocer los efectos adversos o positivos de los diferentes tipos de intervención, por ejemplo: En modelo de ratas obesas que fueron expuestas a ejercicio antes y durante la gestación, se observó que se revirtió la concentración de colesterol, Tg, insulina y leptina (Vázquez, 2014). Tabla 2.2. Efecto de la intervención con Res en las diferentes etapas de la reproducción. ~ 31 ~ En otro estudio de ratas obesas, pero con intervención en la dieta (DINT), se observó que se revertía la programación metabólica negativa en sus crías macho (Zambrano et al., 2010). En el mismo modelo de ratas obesas se usó la intervención con Res, obteniendo una mejoría en el ambiente metabólico y oxidante en la madre, y una disminución total de los daños metabólicos en las crías (Romero, 2014). Por lo que toda esta evidencia científica nos ha permitido, no solo estudiar y conocer el impacto del problema de la salud, sino también, a través de la experimentación básica, se han conocido diversos mecanismos que se alteran a través de una exposición negativa, el objeto de poder seguir explorando, no solo es saber el impacto negativo en el bienestar de la población, sino también poder generar conocimiento y aportar información científica y certera de los beneficios que tienen las intervenciones sobre esta problemática en el sector salud. Finalmente la prevención antes de la medicación es la mejor alternativa para combatir la obesidad, ésta sin duda alguna tiene beneficios para la salud en cualquier etapa del desarrollo. Es importante saber que hablar de gestación y lactancia es hablar no solo de un beneficio personal, sino de un éxito en el desarrollo de las nuevas generaciones, ya que el problema de la obesidad es antiguo y se ha tenido poco éxito hasta el momento. Debemos de entender que nuestro futuro está en riesgo pues hemos hecho caso omiso a todos los eventos que hemos vivido a través de los años en relación a la obesidad y de nada sirve seguir haciendo ciencia básica y epidemiológica si en nuestra mente no está un proyecto de vida nueva, donde empecemos desde nuestra casa sobre los criterios de educación nutricia y planes de ejercicio, promoviendo en el gobierno nuevas políticas de comercialización de consumo y propaganda de comida chatarra, esto desde el entendimiento de que las grandes empresas fabricantes de estos productos si bien generan fuentes de trabajo, inversión, aumento en la economía, etc., también inducen a la población al consumismo y aumento de peso, lo que posteriormente genera un desorden en el metabolismo y salud integral de la población (Hernández et al., 2016). ~ 32 ~ Seguir aportando evidencia que pueda demostrar los beneficios de las diferentes intervenciones es crucial, sin embargo la difusión y concientización también juega un papel importante en este proceso de apoyo a la salud humana, por lo que a continuación se presenta este proyecto de investigación como apoyo no solo a la salud materna sino también en apoyo al feto y neonato, para entender los beneficios que se puede lograr en el metabolismo materno, composición de la leche y las implicaciones positivas en el hígado de la progenie con el uso de un antioxidante (Res) antes y durante el embarazo como un método de intervención temprana, dando pie a solucionar el problema de la obesidad en la actualidad y por ende en el futuro. ~ 33 ~ 3 JUSTIFICACIÓN En la actualidad estudios epidemiológicos muestran una correlación directa entre el peso de la madre y el de su descendencia, es decir que si la madre es obesa la descendencia tiene una alta susceptibilidad a la obesidad (Nathanielsz et al., 2013), lo cual a través de la generaciones puede conllevar a un ciclo de obesidad, generando a corto o largo plazo problemas de salud y daño en la condición física entre otras cosas. Aquí radica la importancia de resolver los inconvenientes alrededor de la obesidad y sobrepeso en mujeres de edad reproductiva, paratratar de prevenir los efectos negativos que se pudieran generar en el momento del embarazo y lactancia, lo que hoy se conoce como DOHaD. En la actualidad investigadores desarrollan estudios para prevenir este daño debido a la obesidad materna, generando diversos diseños experimentales de intervención nutricia, física y farmacológica (como antioxidantes), previo y durante el embarazo, o bien en la lactancia en diferentes modelos biológicos dando como resultado diversos cambios positivos en la descendencia (Nathanielsz et al., 2013), lo que daría pie a futuras soluciones al problema de obesidad y sobrepeso, en la etapa infantil y adulta en la generación actual y por lo tanto a futuras generaciones. ~ 34 ~ 4 HIPÓTESIS El consumo de la DAG de las ratas hembras provocará que estas desarrollen el fenotipo característico de la obesidad, ocasionando alteraciones metabólicas tanto en el hígado como en la GM y daños en la composición de la leche, generando susceptibilidad a la obesidad en la progenie y daños especialmente en el hígado. La intervención con Res previo y durante la gestación revertirá total o parcialmente estas alteraciones metabólicas en la madre y en la composición de la leche, lo cual generará posibles beneficios en el hígado de la progenie. ~ 35 ~ 5 OBJETIVOS 5.1 General Estudiar el impacto del consumo de una DAG y los efectos de la intervención con Res previo y durante la gestación, en el metabolismo de lípidos de órganos maternos, composición de la leche y sus implicaciones en la estructura del hígado de la progenie. 5.2 Particulares Cuantificar el peso corporal, de la GM e hígado a los 19 días de gestación (dG) y a los 21 días de lactancia (dL). Analizar el porcentaje de grasa total en la GM e hígado a los diferentes días de estudio. Realizar análisis histológicos para identificar el porcentaje de grasa y área tisular del hígado a los 19 dG y a los 21 dL. Cuantificar la cantidad de Tg en plasma e hígado y GM a los días de estudio establecidos. Estudiar la diferenciación mamaria y el desarrollo parenquimatoso, así como la estructura lóbulo-alveoral de la GM a 19 dG y 21 dL. Demostrar que efectos tiene la DAG sobre la producción y composición lipídica de la leche y sus beneficios con el Res a 21 dL Estudiar el metabolismo de lípidos de la progenie y realizar un análisis histológico en el hígado. ~ 36 ~ 6 DISEÑO EXPERIMENTAL Se emplearon 80 ratas hembras de la cepa Wistar de 21 días de edad (destete) pensando en el porcentaje de fertilidad del bioterio, a las cuales se les alimentó con dieta Control (5% grasa, n=40) o dieta obesogénica (25% grasa, n=40) durante su desarrollo (Fig. 6.1). A los 90 días de vida y durante la gestación la mitad de las ratas se intervinieron vía oral (v.o.) con Res a una dosis (Do) (20 mg/kg*d). Al 120 DPN tanto las hembras control como las intervenidas fueron apareadas con machos probados de la misma cepa, es importante mencionar que frente a la obesidad hay una disminución en la tasa de fertilidad de la rata, por lo que en ocasiones la rata tenía complicaciones para quedar preñada. Quedando los grupos de estudio de la siguiente manera. C= control, n=12, CRes= control + Res, n=12, MO= obesidad materna, n=12, MORes=obesidad materna + Res, n=12. Grupos experimentales: Control (C): Madres alimentadas con dieta control durante su desarrollo, en la gestación y la lactancia. Control con Resveratrol (CRes): Madres alimentadas con dieta control durante su desarrollo, en la gestación y la lactancia, e intervenidas con Res al día 90 de vida. Obesidad Materna (MO): Madres alimentadas con dieta obesigénica durante su desarrollo, en la gestación y la lactancia. Obesidad Materna con Resveratrol (MORes): Madres alimentadas con dieta obesigénica durante su desarrollo, en la gestación y la lactancia, e intervenidas con Res al día 90 de vida. ~ 37 ~ 6.1 Modelo biológico. Una vez establecido el diseño experimental las ratas se destetaron y se asignaron de acuerdo al tipo de dieta, ya sea dieta control u obesigénica. A los 90 días de vida la mitad de cada grupo fue administrado por v.o. con Res a una Do de 20 mg/kg*d, así como durante su gestación (a partir del 120 DPN). Para el mantenimiento y control de la gestación las ratas fueron colocadas en cajas de forma individual y al día del nacimiento las crías fueron ajustadas a 12 por camada. Para estudiar los efectos en los órganos a las diferentes etapas (gestación y lactancia), se realizaron dos sacrificios: un set de seis ratas gestantes por grupo a los 19 dG y otro set de seis ratas lactantes por grupo a los 21 dL. En el estudio de la leche a 14 dL se determinó la producción de leche de forma indirecta a partir del peso corporal de la madre, además se midió la ingesta de leche de los neonatos a partir de la diferencia de peso corporal de éstos. Figura 6.1. Grupos experimentales. Hembras alimentados con dieta control (5% aceite vegetal, n=24) u obesogénica (20% manteca + 5% aceite vegetal, n=24) hasta el día 90 y después intervenidos con Resveratrol quedando (C n=12, (CRes n=12, MO n=12, MORes n=12). A las crías de todas las madres se les alimento con dieta control después del destete (21dL). En la parte superior se indica las etapas de desarrollo en la que se encuentra la rata. ~ 38 ~ Al día 21 dL se realizó el análisis de la composición de la leche, para ello se separó a las madres de sus crías por 4 horas y 15 minutos antes de la extracción se les administró 8U de oxitócina para estimular la producción de leche, una vez obtenida se guardó a -20°C hasta el día de su estudio, en el cual se evaluó la cantidad de grasa por el método de Folch y la humedad por el método gravimétrico (Fig. 6.2). En los 19 dG y 21 dL a las ratas de todos los grupos se les determinó el peso corporal antes del sacrificio, a continuación se obtuvo el suero, el peso de la GM e hígado, y tanto al suero como a los órganos se les analizó la cantidad de Tg. Además a la GM y al hígado se les cuantificó la grasa por el método de Folch, se les hizo un análisis histológico, para lo cual se utilizó la tinción de Hematoxilina-Eosina, y un análisis morfométrico utilizando la microscopia electrónica de campo claro, procesando las muestras en el softwear AxioVision Rel. 4.8. Al día 21 dL las crías fueron destetadas, se separaron por sexo y se les alimentó con dieta control hasta los 110DPN, momento en el que se les sacrificó para realizar el análisis en hígado. En la Fig. 6.2 se muestra la línea de tiempo del experimento. Figura 6.2. Línea de tiempo del experimento. Se esquematiza el desarrollo del experimento: la parte superior representa la duración de cada etapa de desarrollo y entre paréntesis los días de vida de las ratas madres. El extremo derecho corresponde al desarrollo de las crías. En la parte inferior se representa el día de estudio de cada etapa y el análisis experimental que se realizó. ~ 39 ~ 7 METODOLOGIA 7.1 Animales experimentales Los animales que se utilizaron para este estudio fueron ratas albinas especie Rattus norvegicus de la cepa Wistar (obtenidos de Charles River Laboratories, Inc.), provenientes de la colonia mantenida en el Departamento de Investigación Experimental y Bioterio (DIEB) del INCMNSZ. Todos los procedimientos realizados fueron aprobados por el comité de ética de la Comisión de Investigación en Animales (CINVA) del mismo instituto. Tanto la dieta como el agua de bebida se administraron ad libitum. Los machos empleados para aparear a las hembras fueron alimentados con dieta control y durante todo el estudio todas las ratas permanecieron en el área asignada dentro de las instalaciones del bioterio del DIEB, dondese mantuvieron en condiciones de humedad relativa y temperatura controladas, 75% y 22 ± 2°C, respectivamente con ciclos de luz/oscuridad de 12 horas. Las ratas para el estudio fueron alojadas en cajas estándar de acrílico (adecuadas para ratas, conocidas comúnmente como de tamaño jumbo) con una cama de aserrín de madera virgen (Aspen Chip Laboratory Bedding de Northeastern Products Corp.) cambiada periódicamente. Se colocaron de 3 a 5 ratas por cada caja hasta antes del apareamiento, período a partir del cual sólo se colocó a una hembra preñada por caja hasta el final del estudio. 7.2 Apareamiento, cuidado y mantenimiento de los animales Se usaron 80 ratas hembras de la cepa Wistar con una edad promedio de 15-17 semanas y peso aproximado de 220-260 g, con ciclos regulares y alimentadas con dieta control purina 5001 o dieta obesogénica, de acuerdo al diseño experimental. Al 120 DPN éstas hembras fueron colocadas con machos de fertilidad probada, a fin de que se llevara a cabo el apareamiento, el cual fue comprobado por medio del frotis vaginal cada 24 horas (a las 08:00 horas), durante cinco días, los frotis fueron teñidos con ~ 40 ~ solución de lugol proveniente de la Farmacia del Área de Hospitalización del INCMNSZ y observados con un microscopio fotónico (Axiostar Plus de Carl Zeiss®) a un objetivo de 100x. En el momento en que se observaba espermatozoides en el frotis (Fig. 7.1), éste se consideró como resultado positivo y se registró como día cero de gestación, por lo tanto el macho fue retirado de la caja y la hembra colocada de manera individual (en caso de tener ratas negativas por más de tres días consecutivos, para la prueba de concepción, estas fueron descartadas del experimento). Para asegurar la homogeneidad del estudio durante la lactancia, madres con más de 14 o menos de 8 crías no fueron incluidas en el estudio y el ajuste de camada fue de 12 crías por madre. Las crías se asignaron al mismo grupo que el de las madres, permanecieron con su madre durante la lactancia desde el día 0 de vida hasta los 21 días de vida cuando fueron destetadas y a partir de ese momento se les alimentó con dieta control independientemente del grupo asignado. Durante el desarrollo de las crías se mantuvo la camada original, además de que el cuidado y mantenimiento de las crías fue el mismo como el de las madres, previamente descrito. Finalmente al 110 DPN a un set de 6 crías tanto hembras como machos de cada grupo se les sacrificó para el estudio del metabolismo de lípidos en sus hígados. 7.3 Dietas (modelo obesogénica) La dieta control consistió en alimento comercial para roedor purina 5001, formulada para el mantenimiento, crecimiento, reproducción y lactancia de ratas y ratones Figura 7.1. Ejemplo de la observación de un frotis vaginal positivo para el apareamiento. Realizado después de dejar a la hembra con el macho por 24 horas en una misma caja. Se observan espermatozoides (como filamentos delgados opacos) en el campo (Bautista, 2012). ~ 41 ~ convencionales, con un contenido de 5% (p/p) de grasa y un contenido energético de 4 kcal/gramo (Tabla 7.1). Mientras que la dieta obesogénica o DAG, se elaboró en la planta piloto del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (DCyTA) del INCMNSZ, cuyo contenido de grasa fue del 25% (p/p), y el aporte energético de 4.9 kcal/gramo (Tabla 7.1), esta fue diseñada bajo la formulación recomendada por la AIN- 93 del American Institute of Nutrition (Reeves et al., 1993) así como modificaciones hechas a esta, por el grupo de investigadores del instituto (Tabla 7.2) (Zambrano et al., 2010). Para su elaboración se utilizó una mezcladora de paletas Hobart modelo A-200 de 20 litros de capacidad, potencia de 1/3 HP y 1425 rpm; el procedimiento de elaboración se describe con mayor detalle en el apéndice A.a. En la Tabla 7.1 se muestra la composición de las dietas. Tabla 7.1 Composición Nutricional de las Dietas Nutrimento (%(p/p) ) Dieta Control† Purina 5001 Dieta Alta en Grasa‡ Proteína 22.0 23.4 Grasa total Aceite vegetal Manteca de cerdo 5.0 5.0 0.0 25.0 5.0 20.0 Polisacáridos 31.0 20.59 Azúcares simples 31.0 20.59 Fibra dietética 4.0 5.0 Minerales 6.0 5.0 Vitaminas 1.0 1.0 Contenido Energético 3.8 kcal /g 4.9 kcal/g †Datos obtenidos del análisis garantizado de la dieta Rodent RQ 22-5 por el fabricante. ‡Datos calculados a partir de la formulación (ver tabla 7.2). Tabla 7.2 Formulación de la Dieta Alta en Grasa. Componente† Concentración (g/100g de Dieta ) Caseína 11.55 Caseinato de Calcio 11.55 L-Cistina, Diclorhidrato 0.3 Mezcla de Minerales AIN-76 5.0 Mezcla de Vitaminas AIN-93 VX 1.0 Colina, Clorhidrato 0.17 ~ 42 ~ α-Celulosa 5.0 Almidón de maíz 20.59 Glucosa Anhidra 20.59 Aceite vegetal 5.0 Manteca de cerdo 20.0 † Las características de cada reactivo usado como componente de la dieta se abordan con mayor detalle en el apéndice 12.a. Procedimiento para la elaboración de dietas experimentales. 7.4 Medición de peso corporal El peso corporal de las hembras gestantes y lactantes fue registrado al día 19dG y al día 21dL respectivamente de forma individual. Para la determinación de peso corporal se colocó una rata madre en una caja de acrílico y se usó una balanza analítica ADAM® modelo PGW 1502e (capacidad=1500 g, d=0.01 g), en función de pesaje de animales, se registró el peso dado por la balanza. Para el caso de la ingesta de alimento se colocaron 200 g de dieta diarios. Para medir el peso corporal de las crías el procedimiento fue el mismo que el de las madres, la determinación se realizó al 110 DPN. 7.5 Producción de leche A las 07:00 horas del 14 dL las crías fueron removidas de sus madres por 4 horas, tiempo en el cual las madres tuvieron libre acceso a su comida y agua, mientras que las crías estuvieron en ayuno. Las madres fueron pesadas antes y después de las 4 horas con una balanza analítica ADAM® modelo PGW 1502e, (capacidad=1500 g, d=0.01 g), usando la función de pesaje de animales. Las crías también fueron pesadas antes de ser regresadas con sus madres y después de haber estado 1 hora con ellas alimentándose, todos los datos de peso fueron registrados en una bitácora de laboratorio. Por tanto el cálculo para determinar la producción de leche se realizó de forma indirecta considerando la siguiente ecuación. ~ 43 ~ ( ) Dónde: El cálculo para determinar la ingesta de leche por las crías se realizó de forma indirecta con la siguiente ecuación. ( ) Dónde: 7.6 Extracción de leche Al día 21 dL la madre fue separada de sus crías por 4 horas, transcurrido el tiempo se administró 8U de oxitócina SYNTOCINON® (solución inyectable Ampollas con 1 mL conteniendo 5 U.I/mL. Laboratorios Novartis), con una jeringa de insulina por vía intraperitoneal, para estimular la producción de leche durante 15 minutos. Pasado este tiempo se colocó a la rata en una cámara de anestesia con Isoflurano (Sofloran ®Vet) y se insensibilizó ligeramente para poder extraer la leche, lo cual se hizo estimulando los pezones de la rata y colectando la leche en tubos de polialomero con rosca de 5 mL estériles previamente etiquetados, los cuales fueron almacenados a -20°C hasta el día de su estudio. En esta se evalúo la cantidad de grasa total y la humedad. 7.6.1 Grasa total El método utilizado fue Folch modificado (Puttini et al., 2005), la grasa de la muestra es extraída a través del uso de un solvente y evaluada como porcentaje del peso. En tubos de 16 X 100 mm se colocó 200 µL de leche de los diferentes grupos y se agregó 5.4 mL de cloroformo:metanol en una relación (2:1) y 1.8 mL de solución de cloruro de sodio al 0.9%, los cuales fueron homogenizados con ayuda de un vortex y centrifugados en una
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