Modulation of aquaporins gene expression by n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) lipid structures in white and brown adipose tissue from hamsters

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martins, Rute Sofia de Sousa
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/34304
Resumo: Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2018
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spelling Modulation of aquaporins gene expression by n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) lipid structures in white and brown adipose tissue from hamstersAquaporinsn-3 PUFABrown adipose tissueWhite adipose tissueHamsterTeses de mestrado - 2018Ciências da SaúdeTese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2018The term “obesogenic environment” refers to the overabundance of food rich in energy coupled with reduced physical activity. The potential role of brown adipose tissue (BAT) in the pathophysiology of obesity or as a target for therapeutic intervention has been considered for decades, as brown adipocytes seem to be healthier than white. It is well-known that n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA), as eicosapentaenoic (EPA, 20:5n-3) and docosahexaenoic (DHA, 22:6n-3) have weight-reducing properties, with physiological activity depending directly on their molecular form, that is, as triacylglycerols (TAG) or ethyl esters (EE). In addition, aquaporins are membrane protein channels recognized as important players in controlling fat metabolism, but their differential expression in white adipose tissue (WAT) and BAT as well as their modulation by dietary PUFA has never been investigated. In this project, adipose tissue samples from subcutaneous and visceral WAT as well as from BAT, from hamsters fed on diets enriched with different n-3 PUFA (EPA and DHA) lipid structures (TAG and EE) as fish oil (FO) and fish oil ethyl esters (FO-EE), respectively were used to evaluate aquaporins mRNA expression and correlate them with markers of lipid metabolism. Linseed oil (LSO) was taken as the reference group. Our main findings are: (i) the differential characterization of aquaporins expression across WAT (subcutaneous and visceral) and BAT, which might reflect adipose tissue depot’s own location and metabolic function; (ii) the modulation of aquaporins and lipid sensitive mediators transcriptional profile (adiponectin, leptin, glucose transporter type 4, peroxisome proliferator activated receptor α and peroxisome proliferator activated receptor ) upon dependence of n-3 PUFA molecular structures (TAG or EE); (iii) the higher sensitivity of BAT than WAT to n-3 PUFA molecular structures; (iv) the upregulation of the majority of genes expression by FO diet, in opposition to LSO and FO-EE, highlighting the benefits of EPA and DHA combined as TAG; (v) among aquaporins, the aquaglyceroporin-7 stands out as the best option as therapeutic molecular target due to its conservative role across WAT and BAT.O aumento do consumo de alimentos energéticos ricos em açúcar e gorduras saturadas, combinado com pouca atividade física, tem originado um aumento exponencial e preocupante da incidência da obesidade nas sociedades ocidentais ou ditas industrializadas. Várias são as consequências decorrentes da obesidade como é o caso de resistência à insulina, diabetes, dislipidemia, doenças cardiovasculares e cancro. Em Portugal as taxas de obesidade têm atingido valores preocupantes com cerca de 54% dos indivíduos diagnosticados com excesso de peso ou obesos. Diante deste problema de saúde mundial, a comunidade científica luta pela descoberta de novas terapias e alvos moleculares, que possam minimizar ou mesmo reverter esse cenário. O tecido adiposo é um órgão multicelular que influencia profundamente a função de quase todos os órgãos do corpo humano através da produção de diversos metabolitos e de adipocinas. Os adipócitos denominados de células primárias do tecido adiposo têm como papel essencial manter a homeostase energética do organismo. O tecido adiposo classifica-se em tecido adiposo branco (WAT), tecido adiposo castanho (BAT) e tecido adiposo bege, com diferentes funções fisiológicas e localização. O WAT é composto por dois depósitos de gorduras distintos: o WAT subcutâneo (sWAT) e o WAT visceral (vWAT). A gordura subcutânea expande-se predominantemente por hiperplasia aparentando ser protetora dada a sua capacidade adipogénica aumentada, em contraste com a expansão da gordura visceral que ocorre principalmente por hipertrofia com grande infiltração de macrófagos e regulada por um elevado número de recetores de glicocorticóides e um reduzido número de recetores de insulina. Já a gordura castanha constitui um tecido metabolicamente responsável pela termogénese e pelo gasto do excesso de calorias. Em condições de excesso calórico, a gordura branca mantém a homeostase energética ao armazenar energia sob a forma de triacilgliceróis (TAG), enquanto em condições de necessidade energética os TAG são decompostos em glicerol e ácidos gordos livres para gerar energia sob a forma de adenosina trifosfato (ATP). Em contraste, o tecido adiposo castanho promove o gasto de energia através da oxidação da glicose e lípidos para gerar calor, através de uma respiração mitocondrial desacoplada mediada pela termogenina (UCP1) no processo chamado termogénese adaptativa. A ingestão continuada de uma dieta rica em ácidos gordos saturados e ácidos gordos polinsaturados (PUFA) ómega-6 (n-6) e pobre em PUFA ómega-3 (n-3), denominada dieta ocidental, é considerada um dos principais fatores que promovem o desenvolvimento da obesidade. Em contraste, os ácidos gordos eicosapentaenóico (EPA, 20:5n-3) e docosahexaenóico (DHA, 22:6n-3) possuem propriedades anti-adipogénicas. Acresce o facto de que a atividade fisiológica dos n-3 PUFA depende da sua estrutura molecular. Embora não consensual, parece existir uma diferença na biodisponibilidade aparente dos n-3 PUFA, uma vez que a forma de TAG apresenta maior biodisponiblidade do que a forma de ésteres etílicos (EE). A maioria dos suplementos alimentares ricos em EPA e DHA industrialmente disponíveis estão na forma de ésteres de etilo, o que pode dever ao custo reduzido da sua produção. As aquaporinas (AQPs) são proteínas transmembranares que formam canais proteicos facilitando a passagem de água e pequenos solutos não carregados através das membranas celulares. De acordo com suas características de permeabilidade, as aquaporinas podem ser divididas em três subgrupos: aquaporinas clássicas ou ortodoxas (canais de água puros), aquagliceroporinas (canais permeados pela água e por glicerol, entre outros pequenos solutos) e as S-aquaporinas (de localização subcelular e permeabilidade ainda pouco conhecida). No tecido adiposo, o transporte alterado de glicerol mediado pela aquaporina-7 (AQP7) (uma aquagliceroporina) foi correlacionado positivamente com a acumulação de TAG nos adipócitos e com o aparecimento e desenvolvimento da obesidade. Mais recentemente, outras AQPs como a AQP3, AQP5, AQP9, AQP10 e a AQP11, foram também encontradas expressas no tecido adiposo. Contudo muito ainda há por descobrir em relação à função metabólica de cada uma AQP nos vários tipos de tecido adiposo. A presente tese de mestrado tem como principal objetivo a determinação da expressão dos genes das aquaporinas AQP3, AQP5 e AQP7, bem como de marcadores do metabolismo lipídico (adipocinas, adiponectina (ADIPO), leptina (LEP), transportador de glucose tipo 4 (GLUT4), recetores ativados por proliferadores de peroxissomas alfa e gama (PPARα e PPARγ) em três depósitos de gordura distintos, o branco (sWAT e vWAT) e o castanho (BAT) provenientes de hamsters alimentados com três dietas distintas enriquecidas em n-3 PUFA. O modelo animal selecionado para este estudo foi o hamster por dois motivos principais: i) a existência de gordura castanha neste animal por força da hibernação e ii) o reconhecimento de que metabolismo lipídico no hamster é mais semelhante ao do humano do que o dos modelos convencionais de laboratório como o rato e o ratinho. Assim, 24 hamsters foram divididos em três grupos (com 8 animais por grupo) e alimentados com três diferentes dietas ricas em ácidos gordos polinsaturados n-3 de diferentes origens: óleo de linhaça (grupo LSO, rico em ácido alfa linolénico), óleo de peixe (grupo FO rico em EPA e DHA na forma estrutural de TAG) e óleo de peixe na forma de EE (grupo FO-EE rico em EPA e DHA na forma de EE). A dieta LSO foi considerada a dieta controlo por não ter EPA nem DHA na sua composição. Ao invés apresenta o ácido gordo polinsaturado 18:3n-3, denominado alfa linolénico, percursor do EPA e DHA. A determinação da expressão relativa dos genes em estudo foi efetuada por PCR quantitativo em tempo real (RT-qPCR). Como dados complementares apresenta-se ainda nesta tese a caracterização dos grupos em estudo por meio do perfil plasmático bioquímico e de adipocinas bem como a composição em ácidos gordos das diferentes gorduras, branca subcutânea e branca visceral, como também castanha. Estes dados foram obtidos através de um projeto em curso na FMV-ULisboa e facultados generosamente para correlação com os resultados deste trabalho. Após análise e tratamento estatístico dos dados, as principais conclusões apresentam-se sumariadas nos seguintes pontos: (i) a caracterização diferencial da expressão das aquaporinas, AQP3, AQP5 e AQP7 nos depósitos de gordura WAT (subcutâneo e visceral) e BAT, o que certamente reflete a função metabólica do tecido adiposo em causa; (ii) a modulação do perfil de expressão das aquaporinas AQP3, AQP5 e AQP7 em função da estrutura molecular de n-3 PUFA (TAG ou EE) presente na dieta; (iii) a maior sensibilidade da gordura BAT (relativamente à WAT) às estruturas moleculares de n-3 PUFA presentes na dieta; (iv) o efeito positivo (com pequenas exceções) da dieta FO, em oposição à LSO e à FO-EE, que regulou positivamente a maioria dos genes, destacando os benefícios do EPA e DHA combinados em TAG; (v) entre as aquaporinas encontradas, a AQP7 destaca-se como a melhor opção para alvo molecular terapêutico dado o seu papel conservado no tecido adiposo branco e castanho.Rodrigues, Maria da Graça SoveralLopes, Paula Alexandra Antunes BrásRepositório da Universidade de LisboaMartins, Rute Sofia de Sousa2021-03-20T01:30:18Z2018-03-202018-01-312018-03-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/34304TID:201931869enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:29:33Zoai:repositorio.ul.pt:10451/34304Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:49:02.992189Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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