Food intake modulation by insect protein through the interaction with the enteroendocrine system

Abstract

Les proteïnes animals són les més esteses per al consum humà com a font de proteïna d'alta qualitat. A causa de la superpoblació mundial, s'espera que la seva demanda augmenti a nivell mundial en els propers anys. Tanmateix, la producció de carn té nombroses implicacions negatives per al medi ambient. Així, la recerca de noves fonts de proteïnes produïdes respectuoses amb el medi ambient és prioritaria. Els insectes s'han caracteritzat com una bona font de proteïnes d'alta qualitat, que contenen una quantitat d’altres nutrients. Tot i que s'han caracteritzat molts efectes beneficiosos sobre la salut, la informació sobre la seva bioactivitat a nivell intestinal es disposa escasseja. Per tant, en aquesta tesi hem volgut caracteritzar la capacitat de la proteïna d'insecte per modular la secreció d'enterohormones i la posterior ingesta d'aliments, comparant-la amb fonts de proteïnes tradicionals. Vam demostrar que la proteïna d'insecte, d'Alphitobius diaperinus, modula la secreció d'enterohormonas ex vivo en l’intestiní produint un perfil secretor diferent de l'obtingut amb ametlla i vedella. Quan les diferents fonts de proteïnes es van administrar de manera aguda a rates, vam observar que la ingesta d'aliments del grup d'insecte augmentava en comparació amb els grups d'ametlla i vedella. Aquest augment d’ingesta d'aliments es va perdre després d'una setmana de tractament. El mateix va passar amb Tenebrio molitor, indicant així que l'efecte observat no era específic de l'espècie. En humans, l'administració d'una precàrrega de proteïne de l'insecte A. diaperinus va modular la ingesta d'aliments de manera similar l’ametlla. Vam observar un augment de la ingesta de proteïne després de les dues precàrregues amb un menor augment de la ingesta d'energia després de la precàrrega de d'insecte. En conclusió, la proteïna d'insecte és un candidat prometedor per ser considerat com un ingredient bioactiu destinat a persones que necessiten augmentar la seva ingesta d'aliments.

La proteína animal es la más extendida para consumo humano como fuente proteica de alta calidad. Debido a la sobrepoblación mundial, se espera que su demanda aumente globalmente en los próximos años. Sin embargo, la producción de carne conlleva numerosas implicaciones negativas para el medio ambiente. Por lo tanto, la búsqueda de fuentes alternativas de proteína respetuosas con el medio ambiente es prioritaria. Los insectos se han caracterizado como fuente de proteína de alta calidad y contienen una cantidad significativa de otros nutrientes. Aunque se han caracterizado muchos efectos beneficiosos para la salud, la información sobre bioactividad a nivel intestinal escasea. Por lo tanto, en esta tesis nos propusimos caracterizar la capacidad de la proteína de insecto para modular la secreción de enterohormonas y la posterior ingesta, comparándola con fuentes de proteína tradicionales. Demostramos que la proteína de insecto, procedente de Alphitobius diaperinus, puede modular la secreción de enterohormonas ex vivo en intestino produciendo un perfil secretorio diferente al obtenido con almendra y ternera. Cuando estas fuentes de proteína se administraron de forma aguda a ratas, observamos que la ingesta del grupo insecto aumentó en comparación con los grupos almendra y ternera. Este aumento en la ingesta se perdió después de una semana de tratamiento. Lo mismo ocurrió con Tenebrio molitor, por lo que el efecto observado no fue específico de especie. En humanos, la administración de una precarga de proteína del insecto A. diaperinus moduló la ingesta de manera similar a la almendra. Observamos un aumento en la ingesta de proteína después de ambas precargas con un menor aumento en la ingesta de energía después de la precarga de insecto. En conclusión, la proteína de insecto es un candidato prometedor para ser considerado como un ingrediente bioactivo destinado a las personas que necesitan aumentar su ingesta.

Nowadays, animal protein and derived products are the most extended ones for human consumption as high-quality protein sources. Due to the overpopulation that the world is facing, its demand is expected to increase globally in the next years. However, meat production carries numerous negative implications for the environment. For this reason, the search for alternative environmentally friendly produced protein sources is becoming more important. Insects have been characterized as a good source of high-quality protein, also containing a significant amount of good quality fats, minerals and vitamins. Although many beneficial effects on health have been characterized, scarce information is available about their bioactivity at the intestinal level. Hence, in this thesis we aimed to characterize the ability of the insect protein to modulate the enterohormone secretion and subsequent food intake, comparing it with more traditional protein sources, and to determine if it can have long-term effects on this enteroendocrine function. We showed that insect protein, from Alphitobius diaperinus, can modulate the enterohormone secretion ex vivo in intestinal samples producing secretory profile with some differences compared with the secretome obtained from almond and beef proteins. Some of the secretions have been related to the amino acid composition of the respective protein sources. When the different protein sources were acutely administered to rats, we observed that the food intake from the insect group was increased compared with the almond and beef groups, although the protein dose was adjusted for the three treatments. After a chronic administration, this increase in food intake was lost after a week of treatment. The same occurred with Tenebrio molitor, which meant that the observed effect was not species-specific. In human subjects, the administration of a protein preload from the insect A. diaperinus modulated food intake similarly to an almond preload. We observed an increased protein intake after both preloads with a lower increase in energy intake after the insect protein preload. In conclusion, insect protein is a promising candidate to be considered as a bioactive ingredient intended for people who need to increase their food intake.