Transport i metabolisme de l'hidroxianàleg de la metionina a l'intestí de pollastre i en cèl·lules Caco-2

Abstract

Las dietas comerciales de origen vegetal para animales de granja basadas en cereales y soja son deficientes en metionina (Met). Para solventar esta deficiencia, la industria agroalimentaria dispone de suplementos dietéticos de este aminoácido, DL-Met y su correspondiente hidroxianálogo, el ácido DL-2-hidroxi-4-metiltiobutanoico (DL-HMB). Atendiendo a la importancia económica que comporta la cría de animales de granja destinados a la producción de carne, se han llevado a cabo una amplia variedad de estudios para determinar si DL-HMB puede sustituir de manera satisfactoria el aminoácido, especialmente en aves, donde estas fuentes se utilizan extensivamente. Sin embargo, estos estudios aun no han resuelto el debate sobre la eficacia biológica de DL-HMB en comparación con DL-Met y plantean diversas hipótesis para poder explicar las diferencias observadas. El presente trabajo se centra en el intestino como órgano responsable de la absorción y del metabolismo de primer paso de nutrientes. Así pues, para estudiar la contribución del intestino en la utilización del HMB se han abordado los siguientes objetivos y se han extraído las siguientes conclusiones de cada uno de ellos.

En su presentación líquida, el HMB está constituido por un equilibrio de formas monoméricas y no-monoméricas, principalmente dímeros y trímeros. Se ha descrito que estas formas no-monoméricas no se absorben, de manera que es necesaria su hidrólisis previa. Por esta razón, el primer objetivo ha sido determinar si el contenido en formas no-monoméricas es un factor limitante en la absorción del HMB en el intestino delgado de pollo, así como determinar la capacidad de la mucosa intestinal para hidrolizar estas formas en el mismo modelo experimental. De este estudio se concluye que el contenido en formas no-monoméricas no constituye un factor limitante en el transporte de DL-HMB en sacos evertidos de duodeno, yeyuno e íleon de pollo ya que la mucosa presenta una elevada capacidad para hidrolizar estas formas (entre un 50 y un 60% de los dímeros).

Para poder ser utilizado en el metabolismo celular o incorporado a la síntesis de proteínas, tanto D-Met como DL-HMB han de convertirse a L-Met, que es la forma activa del aminoácido. Estudios previos sugieren que las diferencias en la eficacia nutricional entre las dos fuentes pueden estar relacionadas con esta conversión. Por esta razón, el segundo objetivo ha sido evaluar la contribución del intestino delgado de pollo en la conversión del DL-HMB en L-Met y su posterior metabolización a L-cisteína (L-Cys) y taurina (Tau). En este sentido, los resultados permiten correlacionar el transporte intestinal del hidroxianálogo con su conversión en L-Met. A su vez, la formación de L-Cys y Tau a partir de DL-HMB es más elevada que a partir de L-Met siendo estos resultados indicativos de la desviación del hidroxianálogo hacia la vía de la transulfuración. Además, la conversión de DL-HMB en aminoácidos azufrados es del 71, 59 i 63% en el duodeno, yeyuno e íleon, respectivamente. Estos resultados confieren al intestino un papel importante en el metabolismo de estas fuentes de Met y atribuyen una notable participación del duodeno es este proceso. El tercer objetivo ha sido identificar funcionalmente el sistema de transporte del DL-HMB de la membrana apical en células Caco-2 para poder determinar su contribución en la biodisponibilidad del hidroxianálogo. Los resultados obtenidos permiten concluir que el transporte de DL-HMB a través de la membrana apical de las células Caco-2 está mediado por un sistema de baja afinidad y alta capacidad que, por su especificidad, se ha identificado con el sistema MCT1. Además, los resultados sugieren la cooperación funcional de este transportador con el intercambiador NHE3 de la membrana apical.

Tras la identificación del sistema de transporte, el cuarto objetivo del presente trabajo ha sido estudiar la posible regulación del transporte de DL-HMB por el contenido en DL-HMB en células Caco-2. Los resultados permiten concluir que el contenido de DL-HMB en el compartimento apical pone en marcha un mecanismo de regulación adaptativa por incremento mediado por un cambio en la Vmax del sistema MCT1.

Por último, el quinto objetivo ha consistido en determinar la actividad de la enzima D-2-hidroxiácido deshidrogenasa (D-HADH), responsable de la primera etapa de conversión del D-HMB a L-Met, en células Caco-2 mantenidas con diferentes concentraciones de DL-HMB. Los resultados permiten concluir que las células Caco-2 presentan actividad D-HADH y que ésta se incrementa con la disponibilidad de DL-HMB como sustrato. Además, también se ha comparado la incorporación de DL-HMB y DL-Met a las proteínas de las células Caco-2 y los resultados obtenidos muestran que esta incorporación es similar para ambos sustratos. Por último, el DL-HMB y la DL-Met acumulados dentro de la célula gracias a los sistemas de transporte de la membrana apical, son mayoritariamente transportados al compartimento basolateral. De todas formas, la salida relativa de DL-Met a través de la membrana basolateral es más elevada que en el caso de DL-HMB ya que el hidroxianálogo se acumula en forma libre dentro de la célula.