Impact of maternal high-fat high-fructose diets in mice and Mediterranean diet interventions in MASLD patients: epigenetic and metabolic insights

Abstract

El aumento en la prevalencia de la enfermedad de esteatosis hepática metabólica (MASLD, por sus siglas en inglés) resalta la necesidad de comprender cómo los diferentes nutrientes, alimentos y patrones dietéticos influyen en su desarrollo y progresión. Esta Tesis tiene como objetivo investigar el impacto de las dietas maternas altas en grasa y fructosa en la descendencia, así como los posibles beneficios de una intervención basada en la dieta mediterránea en pacientes con MASLD, proporcionando perspectivas tanto epigenéticas como metabólicas. Para alcanzar este objetivo, la Tesis se divide en dos secciones principales: (i) estudio preclínico con modelos animales y (ii) estudio descriptivo y de intervención nutricional en humanos. En el estudio preclínico, se alimentó durante 12 semanas a ratonas C57BL/6J wild-type con una de las siguientes tres dietas: (1) una dieta baja en grasa (LFD, n=25), (2) una dieta alta en grasa y fructosa basada en manteca de cerdo (HFHFD-L, n=30) o (3) una dieta alta en grasa y fructosa basada en aceite de oliva (HFHFD-OO, n=24). Tras el destete, la mitad de las crías de las madres alimentadas con LFD continuaron con LFD, mientras que todas las demás crías fueron alimentadas con HFHFD-L. La caracterización metabólica de los ratones incluyó análisis de sangre, pruebas de tolerancia a la glucosa por vía intraperitoneal, y exámenes histológicos del hígado, páncreas y tejido adiposo. Se realizó una secuenciación de ARN pequeño para identificar microARNs diferencialmente expresados. La expresión génica relacionada con MASLD se analizó mediante qPCR y se llevó a cabo un análisis teórico de ontología génica basado en los datos de secuenciación de ARN pequeño. En el estudio descriptivo y de intervención nutricional en humanos, se caracterizó a 75 pacientes con MASLD confirmado por biopsia del Hospital Universitario Virgen del Rocío de Sevilla mediante análisis de sangre, antropometría e histología hepática, junto con evaluaciones dietéticas (recordatorios de 24 horas y cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos). De estos, 49 pacientes participaron en una intervención personalizada de 3 meses basada en dieta mediterránea, con seguimiento a los 6 meses. La recopilación de datos incluyó mediciones antes de la intervención, a los 3 meses y a los 6 meses de los parámetros metabólicos, hepáticos y nutricionales, incluyendo todos los parámetros evaluados en la cohorte inicial de 75 pacientes, junto con evaluaciones adicionales mediante elastografía transitoria controlada por vibración, elastografía por resonancia magnética y un cuestionario de adherencia a la dieta mediterránea de 14 ítems. En el estudio preclínico, la dieta materna HFHFD-OO mejoró los parámetros metabólicos al reducir el aumento de peso corporal, los niveles de leptina, la infiltración de macrófagos en el tejido adiposo y el colesterol total tanto en las madres como en la descendencia, con efectos más marcados en las crías hembras. También mejoró los parámetros glucémicos en las crías hembras y redujo los niveles de insulina y el índice de resistencia a la insulina por el modelo homeostático (HOMA-IR, por sus siglas en inglés) en ambos sexos. En cuanto a los parámetros hepáticos, la dieta HFHFD-OO redujo las transaminasas y la fibrosis en las madres, y disminuyó las transaminasas, la esteatosis y la infiltración de monocitos y macrófagos (MOMA-2) en la descendencia, con efectos más intensos en las hembras. En los machos, también redujo la inflamación y la fibrosis. Además, la dieta HFHFD-OO materna modificó la expresión génica relacionada con la inflamación y el metabolismo lipídico, reduciendo la expresión de genes como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa), el receptor tipo Toll 4 (TLR4), el receptor gamma activado por proliferador de peroxisomas (PPAR-gamma), el clúster de diferenciación 36 (CD36) y el colágeno tipo 1 alfa 1 (COL1alfa1). Los análisis de expresión de microRNAs, revelaron que el miR-19b-3p estaba ligeramente sobreexpresado en los hígados de la descendencia de madres HFHFD-OO, donde se correlacionó negativamente con el daño en el hígado y el tejido adiposo. Por el contrario, en tejido adiposo, el miR-19b-3p estaba sobreexpresado en la descendencia de madres alimentadas con HFHFD-L, particularmente en los machos, donde se correlacionó positivamente con el daño tisular. En el estudio descriptivo y de intervención nutricional en humanos, el 24% de los pacientes con MASLD presentaban esteatohepatitis asociada a disfunción metabólica (MASH, por sus siglas en inglés), mostrando perfiles metabólicos peores, con niveles más altos de triglicéridos en sangre, HOMA-IR, hemoglobina glicosilada A1c (HbA1c) y transaminasas en comparación con los pacientes sin MASH. Las evaluaciones dietéticas mostraron que los pacientes con MASLD consumían más energía, grasa y ácidos grasos monoinsaturados que la población general española, con una ingesta inadecuada de componentes clave de la dieta mediterránea como cereales, verduras, frutas, aceite de oliva y frutos secos. Después de 3 meses de intervención con dieta mediterránea, los pacientes mostraron mejorías significativas en los niveles de colesterol total, insulina, HOMA-IR y HbA1c, aunque estos parámetros revirtieron parcialmente en el seguimiento a los 6 meses. Sin embargo, las medidas antropométricas, los niveles de alanina aminotransferasa (ALT) y la rigidez hepática mejoraron y se mantuvieron estables a los 6 meses. Además, se observó que una pérdida de peso >3% fue suficiente para conseguir estos beneficios. La intervención también mejoró los patrones dietéticos, aumentando el consumo de los componentes claves de la dieta mediterránea y reduciendo el consumo de dulces en los pacientes que lograron una pérdida de peso >3%. Esta Tesis aporta nuevas perspectivas sobre el papel de la nutrición materna y las intervenciones dietéticas en MASLD, contribuyendo a un mayor entendimiento de cómo los componentes dietéticos influyen en la regulación epigenética y la salud metabólica a lo largo de las generaciones.