Salud intestinal, translocación bacteriana y metabolitos derivados de microbiota en la asociación entre estilo de vida, alimentación y salud cerebral.
Ongoing
2027
Study of Exposome and Biomarkers associated to Brain Health
Ongoing
2026
Role of carbohydrate quality in chronic diseases: a metabolomic perspective.
Ongoing
2025
Study of the components and adherence to the Mediterranean diet on functional and cognitive ageing: from dietary assessment to a metabolomic approach
L’evidència relativa a l’impacte de patrons dietètics saludables en les funcions físiques i cognitives en adults grans encara no és concloent a causa dels errors de mesures dels mètodes tradicionals de recollida de dades dietètiques. Els biomarcadors del consum d’aliments no sols proporcionen mesures més objectives, sinó que també consideren factors com la biodisponibilitat dels compostos alimentaris i la intervariabilitat metabòlica dels individus. La hipòtesi d’aquesta tesi doctoral és que l’alta adherència a un patró dietètic ric en fitoquímics i àcids grassos insaturats, com la dieta mediterrània, pot influir en la salut física i cognitiva dels adults majors. La investigació va tenir com a objectiu explorar els efectes de la dieta mediterrània i els seus components sobre la funció física i cognitiva en individus majors de 65 anys. En el marc del Projecte FoodBall, es va investigar el perfil fitoquímic dels llegums. Les mongetes presentaven el major nombre de compostos descrits i el perfil més discriminant, mentre que les llenties, els cigrons i els pèsols van revelar un gran nombre de compostos comuns. L’estudi d’intervenció amb llegums, que pretenia caracteritzar la composició de compostos bioactius en llegums i identificar biomarcadors del seu consum, va revelar una àmplia llista de metabòlits candidats, tant de genèrics com d’específics de certs llegums. En un tercer estudi, es va demostrar que els pacients majors amb baixa adherència a la dieta mediterrània, avaluada a través del qüestionari MEDAS, podrien beneficiar-se més d’un programa d’exercici i educació en salut per prevenir la discapacitat associada a l’hospital. Es van obtenir resultats semblants usant la concentració de polifenols totals urinaris. En un altre estudi dins de la cohort prospectiva InCHIANTI, es va observar que el consum de peix estava inversament associat amb el risc de declivi cognitiu. A més, una major adherència a la dieta mediterrània, avaluada a través d’una puntuació metabolòmica a priori de dieta mediterrània, es va associar amb un menor risc de deteriorament cognitiu en adults majors de l’Estudi de les Tres Ciutats. En conclusió, la investigació presentada en aquesta tesi doctoral proporciona evidència que l’adherència a una dieta saludable rica en fitoquímics i àcids grassos insaturats, com la dieta mediterrània, pot contribuir a la prevenció del declivi cognitiu i funcional en les persones majors. Aquestes troballes subratllen la importància de refinar les tècniques nutricionals metabolòmiques per a la investigació futura.
2023
Patrón dietético rico en (poli)fenoles y salud cardiometabólica en el estudio MAX: Subcohorte “Diet, Cancer and Health – Next Generations (DCH-NG)
La transición epidemiológica y demográfica en los últimos siglos ha influenciado en los patrones de salud y enfermedad de la población mundial, alcanzando nuevos hitos y desafíos para la sociedad actual. A pesar de los avances en ciencia, tecnología e investigación en medicina y salud, hemos visto un creciente aumento de enfermedades crónicas no transmisibles que se asocian, en parte, a estilos de vida poco saludables tales como inactividad física y sedentarismo, consumo de sustancias tóxicas y malos hábitos alimentarios, entre otros. La complejidad de un evento de salud precede e interactúa con múltiples determinantes, sin embargo, las características individuales y el comportamiento humano tendrían un rol fundamental en su prevención y tratamiento. Asimismo, se ha establecido que un sistema alimentario sano, sostenible e integral, y una mayor adherencia a patrones dietéticos saludables tendría una positiva relación con la salud individual y colectiva de la población. Es por lo cual que el campo de la epidemiologia nutricional se ha posicionado como una herramienta eficaz para el estudio de la relación entre la dieta, salud y enfermedad. La promoción de una alimentación equilibrada que proporcione un adecuado balance de energía, nutrientes y ciertos componentes dietéticos, favorecería un estado fisiológico de bienestar. Últimamente se ha presenciado un mayor interés en ciertos fitoquímicos tales como los (poli)fenoles, que tendrían un factor protector para la salud. Previamente a introducirse al estudio y temática principal en el cual se anido la presente tesis doctoral, se desarrollaron trabajos de investigación de pre entrenamiento conceptual y metodológico relacionado a la variable de exposición (i.e. enfoque dietético) y resultado (i.e. factores cardiometabólicos) en participantes adultos y adultos mayores de la Encuesta Nacional de Salud de Chile. El primer estudio asoció el consumo de cereales integrales con factores de riesgo cardiometabólico y la segunda investigación analizó la adherencia de un score de alimentación saludable con la depresión mayor. Ambos temas de investigación permitieron experimentar un fortalecimiento en el abordaje técnico y científico de las variables de estudio que fueron aplicadas en esta encuesta poblacional que tuvo un diseño observacional, aleatorio y estratificado. El principal objetivo de esta tesis doctoral fue estudiar la adherencia de un patrón dietético rico en (poli)fenoles dietarios y su asociación con parámetros de salud, especialmente en factores de riesgo cardiometabólico. Se llevaron a cabo dos etapas previas para estudiar esta asociación, la primera consistió en una estimación de (poli)fenoles y patrones dietéticos mediante cuestionarios de consumo alimentario y, en una segunda etapa, se identificaron biomarcadores plasmáticos de exposición para predecir patrones dietéticos, específicamente el PDI (del inglés, plant-based diet indices) y sus diferentes versiones, general, saludable y menos saludable. La hipótesis y los objetivos de estudio han sido desarrollados en participantes de la sub-cohorte DCH-NG MAX (del inglés, Diet Cancer Health Next-Generations) del proyecto DiGuMet. El diseño de estudio del estudio MAX permitió un seguimiento de un año con mediciones en tres tiempos: basal, 6 y 12 meses. Por tanto, el primer objetivo fue desarrollar un análisis descriptivo de la ingesta dietaria de todos los (poli)fenoles individuales y totales de ingesta para sus clases y subclases según evento de comida, e identificar sus principales fuentes alimentarias usando recordatorios dietéticos de 24 horas para cada tiempo. Como un segundo objetivo, se realizó una comparación de la ingesta de flavonoides usando diferentes métodos de estimación según las bases de datos de USDA y Phenol-Explorer (PE), en los participantes de la sub-cohorte. Lo anterior con el fin de dilucidar más allá de un aspecto metodológico y analítico, si existen diferencias que podrían afectar un análisis conjunto o comparativo entre distintos estudios de investigación y a su vez, proporcionar recomendaciones específicas para ello. Desde un análisis observacional prospectivo, se trabajaron las asociaciones entre la ingesta total de (poli)fenoles dietéticos y sus clases con el síndrome metabólico (MetS, del inglés, metabolic syndrome) y factores de riesgo cardiometabólico. Estos análisis se llevaron a cabo mediante modelos lineales mixtos generalizados para muestras repetidas. Por otra parte, y con el mismo enfoque estadístico, se crearon distintos patrones dietéticos (ej.: PDIs) que fueron asociados con los factores de riesgo cardiometabólicos. Adicionalmente, se identificaron metabolitos plasmáticos como biomarcadores de predicción/exposición de los patrones dietéticos con el fin de establecer una aproximación sobre el perfil metabolómico, y determinar su asociación y/o explicación con desenlaces en salud. Los resultados de los análisis de asociación han mostrado un efecto positivo, es decir, una relación inversa tanto para: i) la mayor ingesta de (poli)fenoles dietarios, y ii) clases de flavonoides y ácidos fenólicos, iii) como la mejor adherencia a los patrones basados en plantas (versión saludable), con el MetS y ciertos factores de riesgo cardiovascular (principalmente para riesgo elevado de circunferencia de cintura y presión arterial, y bajo colesterol C-HDL). El estudio metabolómico proporcionó para cada patrón dietético distintos perfiles de metabolitos plasmáticos, lo cual permitió seleccionar importantes metabolitos de intersección entre ellos, los cuales fueron asociados inversamente a factores de riesgo cardiometabólico. Nuestros hallazgos tienen distintas implicancias tanto para los enfoques descriptivos y comparativos de los (poli)fenoles dietarios, como también para recomendaciones de una mejor adherencia a patrones dietéticos saludables y ricos en (poli)fenoles, ya que estos podrían reducir el riesgo de síndrome metabólico y ciertos factores de riesgo cardiovascular en adultos. Por otra parte, se refuerza la importancia de la calidad y procedencia de los alimentos de origen vegetal para la prevención de factores de riesgo cardiovascular. Finalmente, el poder trabajar con un perfil metabolómico dirigido puede ser una medida objetiva y una metodología complementaria (de preferencia) a las mediciones obtenidas a partir de los reportes dietéticos, y ser un aliado para tener una mejor comprensión de ciertos procesos biológicos resultantes de la interacción entre la dieta, el microbioma intestinal y el organismo, y su asociación con la salud humana.
2023
Anthocyanins and its microbial metabolites: from food sources to preventing cancer cells mi-gration and improving cardiometabolic health
Las antocianinas (ACNs) son un tipo de flavonoide dentro de la familia de los polifenoles. Los alimentos vegetales como las frutas y verduras, y en particular las bayas, son alimentos ricos en ACNs. Las ACNs son de interés desde el punto de vista de la salud, ya que pueden reducir el riesgo de enfermedades crónicas como el cáncer y las enfermedades cognitivas, así como mejorar la salud cardiovascular. Esta tesis doctoral tuvo como objetivo investigar los efectos de ACNs y sus metabolitos microbianos en la migración de células cancerosas y la salud cardiometabólica. La hipótesis fue que los efectos positivos de ACNs dietéticas en la migración de células cancerosas y la salud cardiometabólica estarán asociados con la producción de metabolitos microbianos derivados de ACNs. La tesis se presenta con cuatro pulicaciones científicas; una revisión sistemática y tres trabajos experimentales (dos del estudio Anthocyanins Target Tumor Cell Adhesion-Cancer vs. Endothelial Cell (HUVEC) Interactions (ATTACH) y uno del estudio Diet, Cancer and Health-Next Generations Cohort, the MAX study (DCH-NG MAX)). La revisión sistemática sugiere un panel de metabolitos múltiples como biomarcador para la ingesta de arándanos y arándanos rojos, pero no se encontraron nuevos candidatos a metabolitos para frambuesas, fresas, grosellas negras y moras. También concluye que no existen biomarcadores específicos para bayas individuales y se necesitan más estudios para validar paneles de biomarcadores múltiples para mejorar la estimación de la ingesta de bayas utilizando la concentración de metabolitos en biofluidos. Además, la tesis comprendió tres trabajos con el objetivo principal de investigar los efectos de ACNs y sus metabolitos bacterianos intestinales en la migración de células cancerosas del colon y páncreas y los factores de riesgo cardiometabólico. El primer trabajo del estudio ATTACH demostró que los extractos plasmáticos después de una intervención de zumo rico en ACN a largo plazo redujeron significativamente la migración de células de cáncer de colon (HT-29) en un modelo in vitro. El segundo trabajo del estudio ATTACH mostró que ACNs y sus metabolitos extraídos del plasma después de una intervención de zumo rico en ACNs a largo plazo disminuyeron la migración de células de cáncer de páncreas (PANC-1) y la expresión de moléculas de adhesión celular en un modelo in vitro mediante la inhibición de las vías de la quinasa de adhesión focal (FAK) y el factor nuclear kappa B (NF-kB), además de la reducción de las especies reactivas de oxígeno (ROS). El tercer trabajo del estudio DCH-NG MAX demostró que la huella metabolómica de la ingesta de ACN dietéticas fue influenciada por sus fuentes de alimentos en un estudio observacional. Además, los metabolitos microbianos vinculados a ACNs de las bayas estaban inversamente asociados con el volumen del tejido adiposo visceral. En general, esta tesis sugiere que los alimentos ricos en ACNs y sus metabolitos microbianos tienen el potencial de prevenir la migración de células cancerosas y mejorar la salud cardiometabólica. Se necesitan futuros ensayos controlados aleatorizados para validar la importancia de los alimentos ricos en ACNs en la prevención del riesgo de cáncer y mejorar la salud cardiometabólica y su potencial mecanismo de acción.
2023
Efecto de la calidad de la dieta global en el proceso de envejecimiento utilizando diferentes es-trategias de evaluación de la exposición dietética en población de personas mayores.
Se entiende por envejecimiento de la población al cambio de distribución en la población de un país hacia edades más avanzadas. En parte, esto viene dado por los avances de la sociedad en aspectos como la ciencia y la medicina, que han permitido aumentar la esperanza de vida en países desarrollados y en vías de desarrollo. La vejez es un proceso fisiológico normal en el ciclo vital de las personas, sin embargo, este se asocia con una reducción de la productividad y a un aumento de los costes sanitarios dado que este segmento de la población tiene mayores tasas de morbilidad, entre ellas una alta prevalencia de enfermedades crónicas (enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, y algunos tipos de cáncer). Por estas razones es que entidades como la Organización Mundial de la Salud, desde hace un par de años vienen promoviendo el envejecimiento saludable y activo desde la edad adulta, en el cual la nutrición desempeña un rol fundamental. El principal objetivo de esta tesis doctoral consiste en investigar el efecto de la calidad de la dieta en el proceso de envejecimiento, utilizando diferentes estrategias de valoración de la ingesta dietética (métodos convencionales, como los cuestionarios de consumo de alimentos, así como biomarcadores de exposición) para establecer su asociación con el estado de salud en las personas mayores. Este objetivo ha sido desarrollado a través de un estudio de intervención dietética en personas mayores y, en un estudio observacional prospectivo de 20 años para valorar el efecto de la ingesta alimentaria y del seguimiento de un patrón dietético saludable en la salud de las personas mayores. Del estudio de intervención dietética MaPLE, en el cual se ha proporcionado 3 productos alimenticios ricos en polifenoles con el fin de suplementar la dieta con una cantidad que aumente al doble el consumo habitual que proporcionan los menús de la residencia de personas de edad avanzada, esta intervención se ha planteado el objetivo de valorar el efecto de la intervención en la mejorar de la permeabilidad intestinal (PI) (medida a partir de la zonulina, que es un marcador sustituto de la PI) así como en otros marcadores asociados a la inflamación sistémica. En el estudio observacional prospectivo realizado en las personas mayores de la cohorte InCHIANTI, se han llevado a cabo trabajos de análisis que tienen por objetivo valorar el efecto del consumo de los productos lácteos y su posible influencia en la prevención o mejora de la fragilidad, así como también estudiar el efecto del consumo de proteínas (de origen vegetal y animal) en la mortalidad a 20 años. Por último y teniendo en cuenta la importancia del uso de biomarcadores para valorar la exposición dietética en personas mayores, se ha desarrollado un panel de biomarcadores basado en la puntuación de la adherencia a la dieta mediterránea, y se ha valorado su potencial predictivo de la mortalidad a 20 años, comparado con la información reportada a través de cuestionarios dietéticos. En el estudio de intervención se han llevado a cabo la estimación del aporte de polifenoles tanto de los menús proporcionados como de la ingesta real que han tenido los participantes del estudio, comparando el aporte de polifenoles de la dieta control y de la intervención. También, a partir de análisis metabolómicos se ha estudiado la biodisponibilidad de los polifenoles en personas mayores teniendo en cuenta los niveles de permeabilidad intestinal al tiempo basal de los participantes. Por último, se ha valorado el efecto de la intervención dietética con alimentos ricos en polifenoles y su rol en la mejora y/o mantención de la integridad intestinal de las personas de edad avanzada, así como otros marcadores clínicos incluyendo la presión arterial diastólica y la glicemia. Los resultados de los análisis dietéticos en el estudio prospectivo InCHIANTI, han mostrado que el efecto del consumo de productos lácteos no tiene mayor influencia en la fragilidad, sin embargo, al estudiar la influencia de la ingesta de proteínas en el estado de salud se ha encontrado que una mayor ingesta de proteína animal se asocia con un menor riesgo de mortalidad en adultos mayores. Analizando más en profundidad el efecto de la alta adherencia a un patrón de dieta mediterránea valorada por métodos de evaluación dietética convencionales, como son los cuestionarios dietéticos así como por un panel de biomarcadores representativo de la DM, hemos encontrado que una mayor adherencia a la dieta mediterránea evaluada por una puntuación de biomarcadores dietéticos se asoció con un menor riesgo de mortalidad en adultos mayores durante un seguimiento de 20 años. Estos hallazgos son importantes, porque demuestran la utilidad del uso de un método de evaluación de la exposición dietética combinado, es decir que consideren tanto los cuestionarios dietéticos (CFCA, registro de alimentos por pesada, etc.) como los biomarcadores de exposición para la valoración de la ingesta en personas mayores. De la misma manera, el conocer el efecto del seguimiento de un patrón dietético rico en polifenoles, como es la dieta mediterránea, y su efecto en la mantención de la integridad intestinal y otros marcadores de salud, así como en la mortalidad a largo plazo. Nos proporcionan evidencia sólida y de calidad que podría contribuir al desarrollo de recomendaciones dietéticas dirigidas a las personas mayores y de esta manera avanzar hacia el asesoramiento dietético individualizado.
2021
Statistical methods for intake prediction and biological significance analysis in nu-trimetabolomic studies.
This thesis is the product of three and a half years working on the complex world of metabolomics and nutrition. All the work presented here is focussed on the problems arising from associating and integrating metabolomics data with nutritional or dietary data. This issue has been approached using both observational and interventional studies and from a mainly bioinformatic point of view, proposing different methods and tools to reduce the complexity of nutrimetabolomics data analysis. Thus, this work consists of four chapters divided into three parts, in addition to a summary of the content of the entire thesis in Catalan, the references, and the appendices. The first part consists of a global introduction, where the fundamental concepts needed for the correct understanding of the thesis are reviewed, as well as basic concepts about metabolomics and nutrition, the state of the art of the nutrimetabolomics field, and the fundamentals of biological significance analyses, among others. Then, this first part ends with a brief definition of the objectives of this work. In the second part, the results of this thesis are carefully presented and discussed. The results are presented in a compact format, with each section being a summary of a scientific publication. These results include the develompent of an ontology that defines the relationships between dietary metabolites and foods, the development of an open source tool for metabolomics data analysis, the development of an open source tool for nutrimetabolomics enrichment analysis, other open source tools developed in the context of this work, and a section with different publications where the methods and tools developed have been applied. Then, all these individual results are discussed together, providing a global and unified context where all the developments of this thesis are related. Lastly, the third part of this thesis presents the conclusions, contextualizing all the obtained results within the main objective of the thesis: contribute to the improvement of the integration and interpretation of nutrimetabolomics data. Additionally, in the appendices, the published results and some extra information used in carrying out this research are presented. Finally, although this thesis is made up of contents from the fields of metabolomics, nutrition, bioinformatics and biostatistics, it has been written for a wide scientific audience, trying to be as comprehensible as possible for any profile of researchers, avoiding unnecessary complexities and always following the transversal objective of the thesis. I hope you find it useful but, above all, that you enjoy reading it.
2021
Aplicación de la Metabolómica para el estudio de la elevada resistencia a la insulina, dependiente e independiente de la obesidad. Estudio de fenotipos discordan-tes y efectos metabólicos de la pérdida de peso.
La obesidad es la ‘epidemia’ del siglo XXI según la Organización Mundial de la Salud. La obesidad es un desafío de salud debido a su relación epidemiológica con el aumento de riesgo de desarrollar enfermedades metabólicas, como la diabetes tipo 2 (DT2) o el síndrome metabólico. Sin embargo, los mecanismos implicados en la relación entre obesidad y DT2 no están completamente identificados. El objetivo principal de esta tesis doctoral consiste en la identificación de marcadores metabolómicos de prediabetes/resistencia a insulina, asociados o no a la presencia de obesidad. Este objetivo se ha abordado desde dos perspectivas complementarias: i)utilizando un modelo de fenotipos concordantes/discordantes de obesidad y prediabetes/resistencia a la insulina y ii)estudiando los efectos metabólicos asociados a la pérdida de peso. En la primera, se realizaron tres estudios metabolómicos observacionales transversales, dos en muestras suero y uno en tejido adiposo visceral (VAT). Los individuos se clasificaron según su IMC, sin obesidad o con obesidad mórbida y según el riesgo de desarrollar DT2, individuos con baja resistencia a la insulina o elevada resistencia a la insulina. En la segunda perspectiva, se realizó dos estudios metabolómicos prospectivos, en muestras de suero antes y 1, 3 y 6 meses después de la cirugía bariátrica Los sujetos presentaban obesidad mórbida, con o sin presencia de factores de riesgo de síndrome metabólico. También se realizó un estudio metabolómico de intervención, en muestras de plasma, antes y después de 12 meses de una intervención con cambios en el estilo de vida, dieta y ejercicio. Los participantes incluidos en este estudio eran adultos con obesidad y sin síndrome metabólico. Los tres estudios del modelo de fenotipos concordantes/discordantes revelaron alteraciones en el metabolismo de los lípidos y de los amino ácidos en los pacientes con obesidad y elevada resistencia a la insulina. Estos cambios reflejan parte de los cambios en la composición y la funcionalidad del VAT en el desarrollo de la obesidad. Con el fin de caracterizar un biomarcador de obesidad con sensibilidad a la insulina, sensible y específico en VAT, se creó un modelo multimetabolito utilizando el glicerofosfatidilinositol (18:0), el glicerofosfatidiletanolamina (18:2), el glicerofosfatidilserina (18:0), el glicerofosfatidilcolina (18:0/18:1), (18:2/18:2) y (18:2/18:3). En suero se creó un biomarcador utilizando 15 diacilglicéridos, el ácido adrénico y el ácido úrico que permitió diferenciar aquellos sujetos con elevada resistencia a la insulina entre toda la población. Los estudios sobre los efectos metabólicos de la pérdida de peso permitieron observar una modulación del perfil de los amino ácidos y lípidos que se asociaba a mejoras metabólicas, con un acercamiento al cuadro metabólico de los sujetos delgados. Productos de la microbiota intestinal del metabolismo de los amino ácidos y de los ácidos biliares mostraron tener un papel clave en los mecanismos implicados a la resistencia a la insulina. Aunque la magnitud de los cambios después de la cirugía han sido superiores, al de una intervención con cambios en el estilo de vida a largo plazo, ambas estrategias comparten perfiles metabólicos relacionados al metabolismo de los lípidos y a la degradación de los amino ácidos por la microbiota intestinal. Los efectos de la cirugía bariátrica y los cambios en el estilo de vida, combinando dieta y actividad física, sobre la salud metabólica abren nuevas perspectivas y nuevas hipótesis en el entendimiento de la obesidad y sus enfermedades asociadas. Las especies lipídicas, especialmente el estudio del grado de redundancia en la composición de las cadenas de ácidos grasos de los diacilglicéridos, fosfolípidos y esfingolípidos, así como, el estudio de la degradación de los amino ácidos por la microbiota intestinal podrían abrir nuevas vías de investigación en el campo de la obesidad.
2019
Efecto de un patrón de alimentación mediterránea sobre los perfiles metabolómi-cos asociados a salud metabólica y microbiota intestinal. Estudios de biomarcado-res mediante una aproximación metabolómica no dirigida por resonancia magnéti-ca nuclear.
Cambios en el estilo de vida como la dieta y la actividad física proporcionan beneficios a nivel metabólico frente a factores de riesgo cardiovascular como la obesidad y la diabetes. La aplicación de la metabolómica en estudios de estilo de vida saludable permite profundizar en el conocimiento de los mecanismos moleculares subyacentes, así como en la identificación de biomarcadores que describan estos mecanismos asociados. El objetivo principal de la presente tesis doctoral fue identificar biomarcadores relacionados con factores de riesgo cardiovascular y el estudio de los perfiles metabolómicos asociados a un patrón de alimentación mediterránea mediante el empleo de una aproximación metabolómica no dirigida basada en resonancia magnética nuclear. Para la identificación de biomarcadores y perfiles metabólicos relacionados con un factor de riesgo cardiovascular se caracterizó primero la huella metabólica asociada a la diabetes mellitus tipo 2 (DM2) mediante la comparación del metaboloma urinario de individuos diabéticos y no diabéticos dentro del estudio PREDIMED. A partir de esta huella se calculó un biomarcador de prevalencia de DM2, el cual estuvo compuesto por altos niveles de ácido metilsuccínico, alanina, dimetilglicina y ácido guanidinoacético, y bajos niveles de glutamina, metilguanidina, y ácidos 3-hidroximandelico e hipúrico. Este biomarcador mostró una alta capacidad para discriminar la DM2, con una elevada sensibilidad y especificidad, siendo incluso superior a la observada por la glucosa. Adicionalmente, se observaron dos fenotipos metabólicos (metabotipos) relacionados con la DM2. Entre estos, el metabotipo con los niveles más altos en orina de fenilalanina, ácido acetoacético, fenilacetilglutamina y p-cresol se caracterizó también por tener los niveles de glucosa plasmática más altos. Referente a los perfiles metabolómicos asociados a un patrón de alimentación mediterránea, se han realizado dos aproximaciones. En la primera aproximación se determinó la huella metabólica y un biomarcador multimetabolito asociados a la alta adherencia a la dieta Mediterránea (DietMed) en individuos del estudio PREDIMED. La huella metabólica asociada a la DietMed estuvo compuesta por 34 metabolitos, incluyendo niveles urinarios bajos de algunos metabolitos de origen endógeno (p.e., glucosa) y niveles altos de otros metabolitos de origen exógeno (food metabolome, p.e., prolina betaína). Mientras tanto, el biomarcador que permitió discriminar entre alta y baja adherencia a la DietMed, con una elevada sensibilidad y especificidad, estuvo compuesto por niveles altos de tres metabolitos de origen microbiano: p-cresol, fenilacetilglutamina y ácido 4-hidroxifenilacético. Este biomarcador mostró además correlaciones significativas con la ingesta de frutas, verduras, legumbres, pescado y fibra dietaria. En cuanto a la segunda aproximación, se determinó el efecto de una intervención en el estilo de vida basada en una DietMed hipocalórica y actividad física sobre el metaboloma plasmático de mujeres obesas metabólicamente sanas y la posterior asociación de los cambios producidos en el metaboloma con la pérdida de peso. Después de 3 meses de estudio, tanto la intervención como la pérdida de peso producida se asociaron con cambios en la composición del metaboloma, incluyendo niveles más altos de fosfocreatina, y ácido fórmico, y niveles más bajos de trimetilamina y fragmentos de colesterol LDL/VLDL. Los resultados derivados de los presentes estudios que componen esta Tesis Doctoral refuerzan la importancia de la metabolómica para la identificación y desarrollo de biomarcadores metabólicos que permitan profundizar en los mecanismos moleculares subyacentes a enfermedades crónicas y estilos de vida saludable, así como en la relación de estos biomarcadores con la prevención, prevalencia y mejora de estas enfermedades.
2017
Estudio de perfiles metabolómicos asociados al consumo de Legumbres y Café. Aplicación de una Aproximación Metabolómica por Resonancia Magnética Nucle-ar en Estudios de Intervención Nutricional y Observacionales.
Los biomarcadores nutricionales proporcionan una medida precisa y objetiva de la exposición dietética (biomarcadores de ingesta) y de su impacto en el individuo (biomarcadores de efecto), que unidos a las medidas tradicionales de consumo de alimentos pueden mejorar la medida de la exposición dietética y permitir la formulación de nuevas hipótesis sobre el impacto de la dieta en la salud. Esta Tesis Doctoral se enmarca dentro del consorcio “Food Biomarker Alliance” (FOODBALL), el cual propone llevar a cabo el estudio profundo de biomarcadores nutricionales. La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo principal contribuir en el descubrimiento de biomarcadores nutricionales a través del análisis del perfil metabolómico asociado al consumo de legumbres y de café en muestras de orina y/o suero/plasma mediante Resonancia Magnética Nuclear (RMN), en estudios nutricionales con diferentes diseños. Para la evaluación del metaboloma asociado a la ingesta de legumbres (concretamente lentejas, garbanzos y alubias) se realizaron dos estudios: uno de intervención y uno observacional. En el estudio de intervención con individuos sanos, el perfil metabolómico urinario se caracterizó por estar asociado a metabolitos provenientes del “food metabolome” (trigonelina, dimetilglicina, 3-metilhistidina, trimetilamina, y lisina); y a metabolitos endógenos (mayores niveles de aminoácidos ramificados, glutamina, y ácido xanturénico; y menores niveles de glucosa). El análisis del metaboloma sérico reveló una menor cantidad de metabolitos significativos, mayormente endógenos (asparagina, histidina, dimetilglicina, lisina, 3-hidroxiisovalerato, 2-hidroxibutirato y glucosa). Los principales candidatos a biomarcadores urinarios fueron adicionalmente explorados a través de muestras biológicas recogidas hasta 48 h tras la ingesta de los alimentos. Para el estudio observacional de la huella metabolómica urinaria asociada con el consumo de legumbres, se estratificaron los sujetos según el consumo reportado mediante un cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos. La exposición a legumbres se asoció con metabolitos provenientes del metabolismo de la colina, de compuestos relacionados con el metabolismo de los aminoácidos, y con el metabolismo energético. Con el objetivo de mejorar la capacidad predictiva del consumo de legumbres, se diseñó un modelo combinado de exposición que incluyó glutamina, dimetilamina y 3-metilhistidina. El modelo fue evaluado por una curva característica de funcionamiento del receptor (ROC) exhibiendo mayor área bajo la curva (>90%) en comparación con los modelos individuales (<90% en todos los casos). Los metabolitos provenientes del estudio de intervención replicados en el estudio observacional fueron dimetilglicina, 3-metilhistidina y trimetilamina como precursor de trimetilamina-N-óxido (metabolitos del “food metabolome”); y glutamina, aminoácidos ramificados, y una menor glucosa como metabolitos endógenos. Por lo tanto, estos metabolitos podrían ser los candidatos más robustos a biomarcadores nutricionales de legumbres. En el caso del estudio de café, el análisis del metaboloma urinario tras el consumo agudo un café con alto contenido en compuestos bioactivos indicó una alta excreción de 2-furoilglicina; y compuestos endógenos tales como ácidos succínico, cítrico, 3-metil-2-oxovalérico y isobutírico. El consumo sostenido del café exhibió un aumento de compuestos derivados de la acción microbiana como los ácidos hipúrico, 3-(3-hidroxifenil)-3-hidroxipropiónico y 3-hidroxihipúrico. Así mismo, la trigonelina se encontró en la orina tras el consumo tanto agudo como sostenido del café. En ambos estudios de intervención (con legumbres y café) se estudió el perfil metabolómico de los propios alimentos. En el caso de las legumbres se observaron trigonelina, histidina, lisina, y aminas cuaternarias, que posteriormente fueron excretados. Asimismo, en el caso del café se identificaron compuestos furanos y trigonelina que dieron como resultado la 2-furoilglicina y la trigonelina propiamente. Esta Tesis Doctoral presenta diferentes aproximaciones a través de estudios de intervención nutricional y observacionales para el descubrimiento de biomarcadores nutricionales asociados al consumo de legumbres y café mediante la aplicación de una estrategia metabolómica no dirigida usando la RMN.
2017
Evaluación de la exposición a frutos secos en sujetos con síndrome metabólico mediante una aproximación metabolómica no dirigida. Evidencias desde estudios nutricionales de intervención y de cohorte.
Nueces (Juglans regia), almendras (Pronus dulcis) y avellanas (Corylus avellana) son frutos secos reconocidos como alimentos saludables en patrones de alimentación como la Dieta Mediterránea. Estudios clínicos y epidemiológicos sugieren que la ingesta regular de estos alimentos está asociada con la prevención de riesgo de síndrome metabólico y el tratamiento de sus componentes diagnósticos. Sin embargo, a pesar de los conocimientos actuales, los mecanismos de acción subyacentes a dichos efectos saludables no están completamente elucidados. La aplicación de la metabolómica a estudios nutricionales (nutrimetabolómica), como herramienta analítica avanzada, permite explorar los cambios en el metaboloma humano producto de la ingesta de un determinado alimento o patrón de alimentación (food metabolome), con el fin de descubrir y validar biomarcadores nutricionales que reflejen la exposición real a la dieta y, de esta manera, establecer evidencias fiables y robustas acerca de la asociación recíproca entre la dieta y el estado de salud. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral fue identificar biomarcadores de exposición a frutos secos a través de la caracterización del perfil metabólico humano tras la ingesta y, evaluar las posibles asociaciones de efecto entre estos biomarcadores y el estado clínico de sujetos con síndrome metabólico. Para lograr este objetivo, se aplicó el flujo de trabajo en nutrimetabolómica desde una aproximación no dirigida a dos diseños de estudio diferentes, un estudio de intervención y un estudio de cohorte, en los cuales se analizó la huella metabólica plasmática y urinaria, respectivamente. El poder discriminante y predictivo de los biomarcadores de exposición a frutos secos se realizó a través de diferentes estrategias bioestadísticas, se interpretó biológicamente las huellas metabólicas asociadas a los biomarcadores de exposición a frutos secos y, finalmente, se evalúo las posibles asociaciones entre los biomarcadores de exposición a frutos secos y el estado clínico según los criterios diagnósticos de síndrome metabólico. En el estudio de intervención, la urolitina A glucurónido, metabolito derivado de la biotransformación de elagitaninos por acción de la microbiota intestinal y, el ácido dodecanodioico, metabolito derivado del metabolismo de ácidos grasos dicarboxílicos, se identificaron como los biomarcadores plasmáticos más discriminantes de la exposición a frutos secos. En cuanto al estudio de cohorte, catorce biomarcadores urinarios procedentes de diferentes rutas metabólicas (co- metabolismo microbiota-huespéd de polifenoles, metabolismo del triptófano y de los ácidos grasos) fueron considerados como discriminantes a la exposición a frutos secos. La relación entre estos biomarcadores urinarios de exposición y el registro de ingesta de frutos secos según el cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos (FFQ), se evaluó a través del modelo predictivo Tobit, lo cual demostró que la urolitina A glucurónido es el biomarcador más discriminante a la exposición a frutos secos en el estudio de cohorte. Estos resultados aportan evidencias contundentes acerca de la robustez de la urolitina A glucurónido como biomarcador de exposición a frutos secos independiente de la muestra biológica analizada (plasma y orina) y las características de exposición de la población (dieta controlada y condición de vida libre). Finalmente, la evaluación entre los biomarcadores de exposición a frutos secos y el estado clínico, evidenció que sujetos con alteraciones metabólicas menos severas de síndrome metabólico, como obesidad abdominal e hiperglucemia, presentaron mayores niveles de urolitina A glucurónido en plasma. Esta correlación inversa permite abrir nuevas hipótesis acerca de la influencia del perfil de disbiosis de la microbiota intestinal, recientemente asociado a sujetos con síndrome metabólico, en el metabolismo de polifenoles por acción de la microbiota intestinal y, por tanto, en la producción de metabolitos asociados con efectos saludables como son las urolitinas.
2016
Efecte de la ingesta de dietes riques en polifenols sobre l’envelliment. Associaci-ons amb el deteriorament físic i cognitiu, fragilitat i mortalitat total en l'estudi InCHI-ANTI.
El continu envelliment de la població suposa un repte per a les polítiques de salut, ja que es pretén que aquest augment de la longevitat no impliqui una menor qualitat de vida en els darrers anys. Per aquest motiu, sorgeix la necessitat d’estudiar els indicadors d’estat de salut, per poder recomanar hàbits saludables a la població i així prevenir els efectes negatius en l’envelliment. En estudis recents, s’ha observat que l’adherència d’un patró d’alimentació mediterrània s’associa amb diverses millores de l’estat de salut de la població. Aquest patró es caracteritza per un elevat consum d’aliments com fruites, verdures i els seus derivats, els quals són rics en polifenols. Darrerament, la quantitat d’estudis experimentals sobre el paper protector dels polifenols en l’envelliment s’ha incrementat exponencialment, tot i que l’evidència aportada per estudis epidemiològics encara és molt limitada. Habitualment, en epidemiologia nutricional s’estima la ingesta de polifenols mitjançant enquestes alimentàries. L’ús de biomarcadors cada cop és més freqüent i permet que l’estimació de l’exposició sigui més precisa, robusta i sobretot més objectiva. Aquesta Tesi Doctoral té com a objectiu estudiar l’efecte del consum de dietes riques en polifenols en la prevenció del deteriorament físic i cognitiu, la fragilitat i la mortalitat total entre la població italiana major de 65 anys de l’estudi InCHIANTI, un estudi de cohort amb 12 anys de seguiment. En aquest, s’han estimat la ingesta dietètica de polifenols totals i resveratrol mitjançant un qüestionari de freqüència de consum d’aliments prèviament validat i la creació d’una base de dades pròpia de composició d’aliments, a partir de les bases de dades de composició en polifenols actualment disponibles com són la del USDA i Phenol-Explorer. La ingesta de polifenols totals i resveratrol fou de 555.2 mg/d i 0.5 mg/d, respectivament. El cafè, les pomes, el vi negre, el té i les taronges foren les fonts alimentàries més importants de polifenols totals. A més, el vi negre fou la font principal de resveratrol. També, s’ha estudiat la presència d’aquests compostos bioactius en orina, com a reflexa de la seva biodisponibilitat en humans. En concret, la concentració en orina de polifenols totals utilitzant el mètode colorimètric Folin-Ciocalteu, i resveratrol usant un mètode basat en la detecció per espectrometria de masses, com a biomarcadors de la ingesta de polifenols totals i resveratrol, respectivament. Els resultats obtinguts han mostrat que la quantificació urinària dels polifenols totals considerant el volum total d’orina 24h és preferible a la orina puntual normalitzada per creatinina, donat què està influïda per la funció renal, on la seva prevalença es alta en la població estudiada. Comparant els tercils extrems d’excreció de polifenols totals urinaris, es van evidenciar associacions inverses amb el risc de deteriorament cognitiu i físic, fragilitat i mortalitat total. No obstant, no es va observar cap associació amb els polifenols totals dietètics. Donats aquests resultats, observem necessari considerar el biomarcador urinari per a la valoració del consum de polifenols totals en la salut. En el cas del resveratrol, s’ha proposat per primera vegada la combinació del qüestionari dietètic i biomarcador urinari mitjançant un score, el qual ha permès estimar de forma més exacta i precisa l’exposició dietètica habitual d’aquest. Els participants del tercil de consum més alt van presentar un menor risc de desenvolupar fragilitat durant els primers tres anys de seguiment, en comparació amb el tercil més baix. A més, s’ha demostrat que els paràmetres inflamatoris no actuen com a mediadors. En conclusió, aquests resultats basats en l’estudi InCHIANTI aporten evidència sobre l’efecte d’una dieta rica en polifenols en la protecció enfront el deteriorament físic i cognitiu, la fragilitat i la mortalitat total en les persones grans.
2015
Biomarcadors d'exposició dietètica en estudis nutricionals d'intervenció i observa-cionals. Aplicació d’una aproximació metabolòmica HPLC-q-ToF-MS per a la millo-ra de la capacitat predictiva a través de models combinats multi-metabòlit.
L’alimentació és un dels factors de l’estil de vida amb més influència en la salut, sent els biomarcadors d’exposició dietètica una eina precisa i objectiva per a la determinació de la ingesta alimentària. Un biomarcador nutricional és qualsevol indicador bioquímic, funcional o clínic mesurat en una mostra biològica que reflexa l’estat nutricional respecte a la ingesta o al metabolisme dels components de la dieta, així com de les conseqüències biològiques de la ingesta alimentària. La metabolòmica és la ciència que estudia el metaboloma, és a dir, el conjunt de metabòlits (definits com aquelles molècules intermediàries i productes del metabolisme amb un pes molecular inferior a 1500 Da) presents en una sistema biològic. En el camp de la nutrició, la nutrimetabolòmica s’ha proposat com una eina per avaluar els canvis en el metaboloma, els quals poden ser utilitzats com a biomarcadors de consum d’aliments i/o dels efectes d’una intervenció dietètica. La present Tesi Doctoral té com a principal objectiu contribuir en la identificació de biomarcadors relacionats amb la ingesta d’aliments (marcadors de consum), així com la seva possible associació amb la salut (marcadors d’efecte) en una població d’elevat risc cardiovascular dins d’un marc de patró de Dieta Mediterrània mitjançant l’aplicació d’una estratègia metabolòmica no dirigida HPLC-q-ToF-MS en estudis nutricionals amb diferents dissenys. Per a la consecució d’aquest objectiu s’han utilitzat dades provinents tant d’assajos clínics controlats d’intervenció nutricional com d’estudis observacionals amb individus en condicions de vida lliure, i es van seleccionar diferents aliments de consum habitual en el patró alimentari de les poblacions estudiades per explorar les diferències en el metaboloma urinari. Concretament, es va estudiar l’empremta metabòlica del consum de pa, de nous i fruita seca, i de cacau. En la publicació 1 es presenten els resultats de l’anàlisi del metaboloma urinari associat a la ingesta diària de pa, tant blanc com integral. Aquest es va caracteritzar principalment per compostos relacionats amb la seva composició intrínseca (benzoxazinoides i alquilresorcinols, entre d’altres) i derivats del processat tecnològic (pirralina) del pa, així com per marcadors del metaboloma endogen associat (2,8-dihidroxiquinolina glucurònid i N-α-acetilcitrulina). Les publicacions 2 i 3 indiquen que l’empremta metabòlica urinària associada a la ingesta de fruita seca, i més concretament de les nous, es caracteritza per un panell de biomarcadors, incloent marcadors del metabolisme dels àcids grassos insaturats, compostos microbians derivats dels polifenols, i metabòlits intermedis de la ruta dels metoxindols. Finalment, pel que fa als marcadors del consum de cacau, les publicacions 4 i 5 mostren que els compostos relacionats amb la ingesta de cacau inclouen metabòlits dels alcaloides i polifenols, així com altres compostos derivats dels processos tecnològics utilitzats durant l’elaboració industrial de productes alimentaris que contenen cacau, com el torrat o la fermentació. Al llarg de totes aquestes publicacions es va demostrar que generant models de biomarcadors d’exposició formats per més d’un metabòlit augmenta el poder predictiu de la ingesta respecte a les mesures obtingudes per a cada marcador individualment. És important recalcar que en aquests models van formar part compostos de diferent naturalesa que podrien aportar informació complementària sobre la ingesta dietètica. Els resultats d’aquesta Tesi Doctoral han mostrat que les principals diferències observades en el metaboloma urinari es van associar amb la digestió dels aliments, el metabolisme microbià i el metabolisme endogen; i que la capacitat predictiva de l’exposició dietètica a través de models combinats multi-metabòlit proporciona millores significatives en comparació amb la capacitat dels mateixos compostos avaluats de manera individual.
2015
Estudio metabolómico de biomarcadores nutricionales en estudios de intervención mediante resonancia magnética nuclear. Intervención con alimentos, complemen-tos y patrones alimentarios.
Entender la influencia de la alimentación en la salud y enfermedades humanas es uno de los mayores objetivos de la nutrición moderna. La nutrimetabolómica se define como la disciplina “ómica” que estudia cómo afecta la dieta al conjunto del metaboloma; siendo propuesta como poderosa herramienta para explorar la relación entre nutrición y salud. Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo principal contribuir en la identificación de biomarcadores nutricionales de consumo (biomarcadores de ingesta) así como su impacto en la salud (biomarcadores de efecto), y la huella metabólica que producen sobre el perfil urinario desde distintas aproximaciones metabolómicas mediante Resonancia Magnética Nuclear. Para la consecución de este objetivo se estudió el metaboloma desde la ingesta de diferentes componentes alimentarios (alimento, complemento alimenticio y patrones alimentarios). En el caso del estudio en un alimento se utilizó vino, vino desalcoholizado y ginebra para evaluar el efecto de la matriz alimentaria de las diferentes fracciones del alimento. El análisis del metaboloma mostró tanto metabolitos provenientes del food metabolome (tartrato, etanol, manitol), endógenos (3-metil-2-oxovalerato), y derivados de la acción de la microbiota intestinal (hipurato y 4-hidroxifenilacetato). En cuanto a la matriz alimentaria, se observó una posible interacción entre el alcohol y los biomarcadores relacionados con los metabolitos de la microbiota intestinal. Seguidamente, se propuso estudiar los biomarcadores de ingesta de un alimento, y para ello se detectaron en un estudio de intervención (vino) y se determinó el poder predictivo mediante la evaluación de su sensibilidad y especificidad. Se evaluaron de forma individual, observando finalmente que la combinación de dos de ellos (tartrato+etilglucurónido) ofrecía un mayor poder predictivo (área bajo la curva [AUC]:90.7%) que individualmente. Se realizó una validación en otra población (estudio observacional), viéndose una reproducibilidad de los resultados (AUC: 92.4%) con una alta sensibilidad (≥84%) y especificidad (>90%) en ambas poblaciones. Para evaluar sobre el fenotipo metabólico el efecto de una intervención con un alimento, se estratificó una población con alto riesgo cardiovascular atendiendo a sus parámetros clínicos. Se evaluó el efecto de la ingesta de polifenoles del vino en los clúster más discriminantes (“obesos y diabéticos” vs. “sanos con riesgo”). Se observó en el metaboloma un comportamiento diferencial para la excreción del 4-hidroxifenilacetato (microbiota intestinal) en el clúster que se clasificó como “obeso y diabético” frente al clúster “sano con riesgo”, exhibiéndose en los primeros una posible alteración de la microbiota intestinal después del consumo de vino. En la evaluación de los patrones alimentarios, se analizó el perfil metabólico de una población al inicio, 1 año y 3 años de seguimiento de un patrón de Dieta Mediterránea (MD) suplementada con aceite de oliva/nueces frente a una dieta baja en grasa. Se detectaron varios metabolitos endógenos relacionados con el metabolismo energético (glucólisis, ciclo de los ácidos tricarboxílicos, β-oxidación), derivados de la microbiota, así como también del food metabolome. Asimismo, se pudo asociar ciertos metabolitos con patrones de dieta, viéndose asociadas las dos MD a un mayor consumo de vegetales, mientras que la dieta baja en grasa presentaba una mayor asociación al consumo de carne roja. En la evaluación del impacto en la salud, se administró un complemento alimenticio (probiótico) a mujeres lactantes con mastitis y se observó una mejoría y una reducción del estado inflamatorio (seguimiento médico), lo que provocó una deserción voluntaria de fármacos (ibuprofeno y paracetamol), hecho que se reflejó en el metaboloma urinario. También se vio un aumento en la excreción de creatina y de metabolitos derivados de la microbiota intestinal (hipurato y trimetilamina-N-óxido). Esta Tesis Doctoral presenta diferentes estrategias nutrimetabolómicas para el desarrollo y estudio de biomarcadores nutricionales y su impacto en la salud.
2014
