Response of the Adipose tissue to Nutritional and Photoperiodic Challenges

Abstract

El teixit adipós és un òrgan que metabolitza i emmagatzema energia, i en l’obesitat la seva disfunció s’associa a diverses alteracions metabòliques. L’augment en la prevalença de l’obesitat remarca la importància de la seva prevenció i tractament. El fotoperíode influencia processos metabòlics mitjançant els rellotges moleculars, que quan s’alteren, augmenten el risc d’obesitat. A més, segons la teoria de la xenohormesi, els vegetals senyalitzen als heteròtrofs sobre estressos lleus en l’ambient, com els canvis estacionals, suggerint l’origen de les fruites com un factor a considerar en la prevenció de l’obesitat. L’objectiu d’aquesta tesi és avaluar si el fotoperíode i el consum de fruita fora de temporada, junt amb la dieta, podrien ser factors de risc per al desenvolupament de l’obesitat, centrant-nos en el teixit adipós. Altrament, hem estudiat si la combinació de diferents ingredients bioactius podria millorar la disfunció del teixit adipós observat en l’obesitat. Hem vist que el teixit adipós de rates Fischer 344 s’adapta al fotoperíode, específicament, el dia llarg promou l’acumulació de greix i el metabolisme lipídic, respecte a un dia curt. Una dieta obesogènica emmascara algunes d’aquestes adaptacions, estimula l’acumulació de greix, però el mecanisme difereix segons el fotoperíode. Respecte al consum de fruita fora de temporada, la taronja de l’hemisferi sud, amb una empremta molecular de dia llarg, consumida en un dia curt estimula l’acumulació de greix. La cirera fora de temporada desincronitza l’expressió dels gens del rellotge molecular i, acompanyada d’una dieta obesogènica, activa canvis associats a l’obesitat. Finalment, hem vist que el mix de compostos bioactius és beneficiós pel tractament de l’obesitat, reduint l’acumulació de greix i estimulant un perfil més saludable d’expressió gènica al teixit adipós. En conclusió, aquest treball evidencia la importància del fotoperíode i el consum de fruita fora de temporada com a factors de risc per a l’obesitat, i la utilitat d’un mix d’ingredients bioactius per al seu tractament.

El tejido adiposo metaboliza y almacena energía, aunque en obesidad, su disfunción está asociada con alteraciones metabólicas. El aumento de casos de obesidad recalca la importancia de su prevención y tratamiento. El fotoperiodo influye en procesos metabólicos sincronizando los relojes moleculares que, al alterarse, aumentan el riesgo de obesidad. Además, según la teoría de la xenohormesis, los vegetales señalizan a los heterótrofos sobre diferentes estreses leves, como los cambios estacionales, sugiriendo el origen de las frutas como un factor en la prevención de la obesidad. El objetivo es evaluar el fotoperiodo y el consumo de fruta fuera de temporada, junto con la dieta, como factores de riesgo de la obesidad, centrándonos en el tejido adiposo. También si la combinación de diferentes ingredientes bioactivos mejora la disfunción del tejido adiposo observada en individuos obesos. Observamos que el tejido adiposo de ratas Fischer 344 se adapta al fotoperiodo. Un día largo promueve la acumulación de grasa y el metabolismo lipídico, comparado con un día corto. Una dieta obesogénica enmascara algunas de las adaptaciones, estimula la acumulación de grasa, pero el mecanismo difiere según el fotoperiodo. En cuanto al consumo de fruta fuera de temporada, la naranja del hemisferio sur, con un perfil molecular de día largo, estimula la acumulación de grasa al consumirse en un día corto. El consumo de cereza fuera de temporada desincroniza la expresión génica del reloj molecular y, con una dieta obesogénica, activa cambios asociados a la obesidad. Finalmente, observamos que el mix de compuestos bioactivos es beneficioso para tratar la obesidad, reduce la acumulación de grasa y estimula un perfil más saludable de expresión génica en el tejido adiposo. En conclusión, este trabajo evidencia la importancia del fotoperiodo y el consumo de fruta fuera de temporada como factores de riesgo para la obesidad, y la utilidad de un mix de ingredientes bioactivos para tratarla.

The adipose tissue is an organ specialized in metabolism and energy storage, however, in obesity, its dysfunction is associated with several important metabolic disturbances. The increasing prevalence of obesity emphasises the importance of its prevention and treatment. The photoperiod influences many metabolic processes synchronizing the molecular clock, which, if disturbed, increases the risk of obesity. Also, according to the xenohormesis theory, fruits and vegetables signal heterotrophs about mild stresses like changes in seasons, suggesting that fruit origin should be considered in obesity preventing diets. The aim of this thesis was to evaluate whether photoperiod and consumption of fruit out of season, together with diet, could be risk factors for obesity development, focusing on the adipose tissue. Additionally, we studied whether the combination of different bioactive ingredients could improve the dysfunctional adipose tissue of obese individuals. We report that the adipose tissues of Fischer 344 rats adapt to the photoperiod, with the long day promoting fat accumulation and lipid metabolism in relation to a short day. An obesogenic diet masks some of the adaptations observed, it stimulates fat accumulation, however, the mechanism is different depending on the photoperiod. Concerning consumption of fruit out of season, orange from the southern hemisphere, with a molecular signature of a long day, stimulates fat accumulation when consumed during a short day. Furthermore, cherry consumed out of season desynchronizes the molecular clock genes and, when accompanied by an obesogenic diet, stimulates changes linked to obesity. Finally, the mix of bioactive compounds shows to be beneficial for obesity treatment, as it reduces fat accretion and stimulates an overall healthier gene expression profile in the adipose tissue. In conclusion, this work shows the importance of photoperiod and consumption of fruits out of season as risk factors for obesity, and the usefulness of a particular mix of bioactive ingredients for the treatment of obese individuals.