Papel de los ácidos grasos trans (AGT) y ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPI-CL) en el desarrollo de enfermedades atópicas en la primera etapa de la vida

Abstract

La composición de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPI-CL) en los tejidos humanos es esencial para mantener las funciones metabólicas y la salud. Diferentes patologías, incluidas las enfermedades atópicas, han sido relacionadas con los niveles de AGPI-CL. Además de la dieta, un factor que influye en la composición de los AGPI-CL en los tejidos humanos es la síntesis de novo de los mismos. En este proceso, los AGPI-CL son sintetizados a partir de AG esenciales a través de diferentes etapas de desaturación y elongación. Las enzimas que participan son las desaturasas: Δ5-desaturasa (D5D, codificada por el gen FADS1) y Δ6-desaturasa (D6D, codificada por el gen FADS2), y las elongasas: Elongasa-2 (codificada por el gen ELOVL2) y Elongasa-5 (codificada por el gen ELOVL5).

Por otro lado, existe un escaso conocimiento sobre la relación de los ácidos grasos trans (AGT) con el desarrollo de las enfermedades atópicas. Se ha sugerido que los AGT pueden modificar el metabolismo de los AGPI-CL, teniendo efectos beneficiosos los AGT procedentes de fuentes naturales [ácido t-vaccénico (VA) y ácido ruménico (RA)] respecto a los AGT de fuentes industriales [ácido elaídico (ELA)].

El objetivo principal de esta tesis fue investigar sí la composición plasmática de AG, durante la vida fetal y postnatal, afecta al desarrollo de las enfermedades atópicas en los niños. En base al Proyecto INMA de la Cohorte de Sabadell (Cataluña, España) los resultados más importantes son:

Desarrollo del método que nos permitió identificar, separar y cuantificar los AG de los fosfolípidos plasmáticos y de la leche materna, especialmente los AGT (ELA, VA y RA). Se usaron placas de extracción en fase sólida (SPE) de 96 pocillos para las muestras de plasma, y se optimizó la cantidad de muestra para la leche materna. Una adecuada precisión y recuperación garantizan la validez del método.

Pudimos observar que durante el primer trimestre del embarazo, niveles de ELA se correlacionan negativamente con los AGPI-CL n-3, mientras que niveles altos de ácido ruménico ayudan a una mejor metabolización de los AGPI-CL en el plasma materno. Una exposición temprana del feto a altos niveles de VA puede tener un efecto protector frente al desarrollo del eczema atópico en el primer año de vida. Además, se observó que bajos niveles de AGLP-CL n-3, especialmente EPA y DHA en el plasma del cordón umbilical están asociados con el aumento del riesgo de eczema atópico en el primer año de vida. También, bajos niveles de la suma total de AGPI-CL fueron encontrados en el plasma de madres alérgicas, lo que nos indica que la dieta durante el embarazo junto con la transferencia de los AG al feto juega un papel crítico en el desarrollo de la enfermedad.

Por otro lado, se encontró que las variantes genéticas de los genes que codifican a las desaturasas y elongasas, FADS y ELOVL, en las madres y los niños determinan la composición de AG en el nacimiento y están asociadas con el desarrollo de eczema atópico y sibilancias. Finalmente, se observó que los niños de 4 años de edad con eczema atópico tienen una baja expresión de los genes FADS2 y ELOVL5. Además, se pudo comprobar que los niveles de DGLA y la actividad enzimática de la D6D están directamente influidos por los cambios de expresión del gen FADS2.

En resumen, los resultados presentados en esta tesis sostienen la hipótesis de que existe una relación causal entre los ácidos grasos plasmáticos de la madre y el niño y el desarrollo de enfermedades atópicas como el eczema atópico, y que además las variantes genéticas de madre e hijo, juegan un papel crucial en la evolución de la enfermedad.

This thesis has been focused on the study of the TFA [elaidic (ELA), t-vaccenic (VA) and rumenic acid (RA)] and LC-PUFAS plasmatic composition, during fetal and postnatal life and its relation with the development of atopic diseases during childhood. An efficient fast gas chromatographic method for simultaneous determination of EA, VA and RA contents in human plasma phospholipids and human milk was optimized and validated. The study of the plasmatic levels of specific TFA in maternal plasma shows that EA correlated negatively with n-3 LC-PUFAs (EPA and DHA) and RA positively with both n-3 and n-6 LC-PUFAs in maternal plasma. Regarding to atopic diseases, high VA concentrations in maternal plasma may protect offspring against atopic eczema in infancy. Thus the FA status of the fetus during pregnancy has an important role in the development of atopic eczema in early childhood. The prevalence of this atopic disorder is related to lower cord blood plasma levels of FA belonging to n-3 series, especially DHA. The conversion of essential fatty acids to longer chain, biological active metabolites is regulated by the enzymes desaturases [5-desaturase (D5D) and 6-desaturase (D6D) encoded by genes FADS1 and FADS2, respectively] and elongases (Elongase 2 and Elongase5 encoded by genes ELOVL2 and ELOVL5, respectively). In this study we have verified that mother and child genetic variation in FADS and ELOVL genes determines FA composition at birth and is associated with the risk of developing atopic eczema and wheeze in early childhood. Moreover, we observed that changes in the mRNA-expression levels of FADS1 and 2 directly affect blood DGLA levels and D6D activity. Finally, this study suggests that low mRNA-expressions of FADS2 and ELOVL5 are associated with high risk of atopic eczema in childhood. In summary, the results presented in this thesis support the hypothesis that there is a causal relationship between plasma fatty acids composition of the mother and child and the development of atopic diseases such as atopic eczema, and additionally, that genetic variants of both mother and child play a crucial role in the evolution of the disease.