Nutrigenómica, Lipogénesis y Calidad de la Carne

• TITULO : Nutrigenómica, Lipogénesis y Calidad de la Carne
• AUTOR : Ladeira M, Schoonmaker J, Teixeira P y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Nutrigenomics and Beef Quality: A Review About Lipogenesis
• CITA : International Journal of Molecular Sciences 17(6):1-21, Jun 2016
• MICRO : La utilización de dietas de alto contenido energético, ricas en almidón, granos enteros y proteínas, permite aumentar los depósitos de lípidos intramusculares en los bovinos, ya que sus componentes regulan la expresión de genes que codifican proteínas implicadas en el metabolismo de los lípidos, como los PPAR (peroxisome proliferator-activated receptors), y las enzimas acetil CoA carboxilasa (ACACA), ácido graso sintasa (FASN) y stearoil CoA desaturasa (SCD).

Introducción

La nutrigenómica estudia la interacción de la expresión génica y los mecanismos moleculares con los nutrientes presentes en la dieta. En particular, la composición y proporción lipídica de la carne derivada de los bovinos depende de procesos fisiológicos como la biohidrogenación de los ácidos grasos, que regula la cantidad de estas moléculas que serán transportadas efectivamente al tejido y su capacidad de modificar el metabolismo. En este sentido, los ácidos grasos pueden regular la expresión de genes específicos y la actividad enzimática de las proteínas que estos codifican, así como también la formación de depósitos de lípidos en los tejidos. Por otra parte, la edad, el sexo y la tasa de crecimiento del animal influyen en el valor nutricional de la carne respecto de su contenido lipídico.

Con el propósito de aumentar la calidad nutricional de la carne se estudian los factores antes mencionados, de manera de poder modular el contenido intramuscular de lípidos, ya que se ha establecido una correlación entre la proporción de aquel y el sabor de la carne.

El objetivo de la presente revisión fue indagar en la implicancia de los factores nutricionales respecto de la expresión de genes que participan en el metabolismo de los ácidos grasos y, por ende, en la composición lipídica de la carne, mediante su manipulación.

Determinación y diferenciación de adipocitos

El tejido adiposo es un tejido conectivo constituido por diferentes tipos celulares, como células madre mesenquimales (MSC), preadipocitos, fibroblastos y adipocitos, que se origina de las MSC. Dichas células, de acuerdo a que presenten expresión de myf5 (myogenic transcription factor) o carezcan de esta, dan origen a los adipocitos marrones y a los blancos, respectivamente. En la determinación del adipocito participan las zinc finger proteins, factores de transcripción que regulan positivamente la transcripción de los PPARG (peroxisome proliferator-activated receptor gama) (Zfp423) o inhiben el proceso de diferenciación hacia el linaje osteoblástico (Zfp467). Por otra parte, las BMP (bone morphogenic proteins) participan en la determinación del linaje de adipocitos mediante la acción inhibitoria sobre la formación del complejo de proteínas Wnt, que regulan negativamente la expresión de PPARG (BMP4) y la diferenciación en adipocitos marrones (BMP7). Asimismo, las proteínas PRDM16 (PR domain containing proteins) y PPAR gama participan en la determinación celular del linaje de adipocitos marrones en el precursor común al linaje miogénico. En particular, los FGFs (fibroblast growth factors), como péptidos de señalización intracelular, presentan una función trófica sobre los preadipocitos blancos y se expresan en este tipo de adipocito (FGF10). Asimismo, el Pref-1 (preadipocyte factor 1) participaría en las primeras etapas de la determinación del linaje. Otros genes promueven la inhibición de la proliferación de progenitores (PPARG y CEBPA [CCAAT/ enhancer binding protein beta]) y su diferenciación en las etapas tempranas (SREBP-1c [sterol regulatory element binding protein-1c] / ADD1 [adipocyte determination and differentiation factor-1]). En las etapas de diferenciación tardía participan proteínas implicadas en la lipogénesis (FABP4 [fatty acid-binding protein-4], adiponectina, leptina) y enzimas del metabolismo del triacilglicerol (glicerol-3-fosfato aciltransferasa, glicerol-3-fosfato deshidrogenasa, entre otras).

Lipogénesis y mecanismos moleculares subyacentes

El proceso de lipogénesis comprende diferentes etapas. El precursor, acetato, proviene de la absorción de nutrientes de la dieta y es transformado en el adipocito en acetil-CoA por la enzima acil-CoA sintasa. Para que el proceso de síntesis de los ácidos grasos tenga lugar es necesario NADPH. En el citosol, la acetil-CoA carboxilasa produce la carboxilación del acetil-CoA y genera el malonil-CoA. Participan, asimismo, el complejo multienzimático de la ácido graso sintasa, uniendo nuevas moléculas de acetil-CoA y determinando la formación de ácidos grasos de cadena larga, con el ácido palmítico como producto final. Por otra parte, el butirato y ácidos orgánicos como el propionato y el lactato (precursor en la vía glucogénica) pueden ser utilizados en la síntesis de ácidos grasos. En este sentido, el tejido adiposo intramuscular utiliza principalmente glucosa en la síntesis de ácidos grasos, la que deriva del propionato metabolizado en el hígado. De esta manera, por medio de la vía glucolítica y el ciclo de Krebs, la glucosa es la fuente de carbono en la síntesis de ácidos grasos. Asimismo, se ha observado que el tejido adiposo intramuscular tiene una mayor capacidad de respuesta a la insulina que el tejido adiposo subcutáneo. Se ha postulado que la utilización de una dieta que genere mayores concentraciones de propionato (por ejemplo maíz y otros granos), de insulina y de glucosa permitiría aumentar los cuerpos grasos intramusculares en la carne. No obstante, si bien la ingesta de dietas ricas en almidón permite el aumento en la concentración de glucosa circulante y el incremento en la actividad de la alfa 2B amilasa pancreática, la expresión del gen que codifica esta enzima (AMY2B) disminuye. Por otra parte, la administración de infusiones de glucosa en el rumen de novillos induce el aumento en la expresión de SLC5A1 (sodium/ glucose cotransporter member 1), gen que codifica al transportador de monosacáridos SGLT1 (sodium-glucose linked transporter 1).

Con respecto al metabolismo de lípidos, los factores de transcripción PPAR alfa y PPAR gama intervienen en la oxidación de los ácidos grasos de cadena larga formando heterodímeros con el RXR (retinoid X receptor) e interaccionando con secuencias específicas de ADN en genes implicados en dicho proceso. En particular el PPAR alfa regula positivamente la expresión de proteínas transportadoras de ácidos grasos de cadena larga y de enzimas que participan en la beta-oxidación en el peroxisoma. Por otra parte, PPAR gama regula la expresión de los genes que codifican las proteínas FABP, ASCL1 (acyl-CoA synthetase long-chain family member 1) y LPL (lipoprotein lipase), implicadas en el metabolismo de lípidos. De esta forma, su función resulta esencial en la formación de depósitos de ácidos grasos.

Los factores de transcripción de la familia SREBP codificados por el gen SREBF (sterol regulatory element-binding transcription factor) participan de la regulación transcripcional de genes implicados en la síntesis de ácidos grasos (SREBP-1c) y de colesterol (SREBP-2). Es importante destacar que la expresión de SREBF1 y la concentración de SREBP-1c son reguladas por la insulina (que aumenta la transcripción) y por los niveles de ácidos grasos poliinsaturados (que disminuyen su concentración).

Efectos de los nutrientes en la expresión y función delos factores de transcripción implicados en la lipogénesis

Los ácidos grasos de cadena larga presentes en los alimentos regulan la expresión de las diferentes isoformas de PPAR. Se ha observado que la utilización de granos enteros en la dieta de los animales permite una mayor expresión del gen PPARA, que codifica la proteína PPAR alfa, debido a la mayor concentración de ácidos grasos poliinsaturados y ácido oleico (en preadipocitos) respecto de la dieta que incluye forraje. Asimismo, se ha observado que agonistas de PPAR como la insulina y la dexametasona participan en la inducción de la diferenciación de los preadipocitos bovinos. Por otra parte, la dieta rica en granos enteros sin forraje se asocia con una disminución de la expresión de SREBF1 en las células musculares del novillo.

Es importante destacar que el promotor del gen FABP4 presenta secuencias de unión a PPARA, cuya expresión está modulada por los ácidos grasos provenientes de la dieta. En este sentido, se ha observado que dietas con alto contenido energético se correlacionan con mayor expresión de FABP4, LPL y de los genes que codifican la acetil CoA carboxilasa (ACACA), la ácido graso sintasa (FASN) y la stearoil CoA (SCD1). Asimismo, la mayor proporción de lípidos intramusculares estuvo asociada a mayores niveles de expresión de FASN. Por otra parte, la inclusión de ácidos grasos poliinsaturados en la dieta reprime la expresión de SCD1, y la de suplementos proteicos permite el aumento de la expresión de SREBF1, ACACA, FASN y SCD1. Los cambios en la expresión de SREBF1 regulan la actividad de la SCD y, de esta forma, afectan el contenido de ácidos grasos en el tejido adiposo.

Conclusión

El tipo de dieta administrada a los bovinos resulta fundamental en el control de la proporción de lípidos intramusculares y, por ende, en la carne que se consume, si se considera que dicha dieta puede afectar directamente la expresión de los genes implicados en el metabolismo de los ácidos grasos, la adipogénesis y la lipogénesis. En este sentido, es importante evaluar la inclusión en la dieta de fuentes de ácidos grasos poliinsaturados y las cantidades de almidón y forraje, así como la concentración de proteínas.

Especialidad: Nutrición