[ES]: El objetivo global de la presente Tesis Doctoral fue evaluar el efecto de la administración de un hidrolizado de clara de huevo con pepsina, previamente seleccionado por sus actividades in vitro e in vivo sobre algunas de las complicaciones asociadas al síndrome metabólico, en un modelo animal de obesidad inducida por dieta y en pacientes humanos con síndrome metabólico. La primera parte del trabajo consistió en la búsqueda y selección del modelo animal de obesidad inducida por dieta, que reuniera el mayor número de alteraciones posibles asociadas al desarrollo del síndrome metabólico. Para ello, se administró durante 20 semanas a ratas Wistar, una dieta con alto contenido en grasa o una dieta con alto contenido en grasa combinada con la administración de elevadas cantidades de los azúcares más consumidos en la sociedad actual: fructosa o glucosa. En total, se establecieron cuatro grupos experimentales a los que se les administró una dieta sólida estándar y agua como bebida (C), una dieta hipergrasa y agua como bebida (DG), una dieta hipergrasa y una solución acuosa de fructosa al 25% como bebida (DGf) y una dieta hipergrasa con una solución acuosa de glucosa al 25% como bebida (DGg). Durante el estudio se evaluó el peso corporal, la ingesta sólida y líquida de los animales, así como el desarrollo de neuropatía periférica. Al finalizar el estudio se midió el perímetro abdominal de los animales. Posteriormente, los animales se sacrificaron, y se extrajeron muestras de sangre y de diferentes órganos y tejidos (hígado, tejido adiposo epididimal, tejido adiposo interescapular, tejido muscular y tibia). Los órganos se pesaron y se almacenaron para posteriores análisis bioquímicos y para estudios histológicos. A la vista de los resultados obtenidos, se seleccionó el modelo experimental que recibió una dieta hipergrasa con una solución acuosa de glucosa al 25%, pues fue en ese grupo experimental en el que se concentraron el mayor número de alteraciones asociadas al síndrome metabólico. Los animales de este grupo aumentaron su peso corporal, su perímetro abdominal y el tamaño de los adipocitos del tejido adiposo epididimal. Estas ratas presentaron un estadío temprano de insulinorresistencia con presencia de neuropatía sensorial y un aumento de los marcadores de estrés oxidativo e inflamación. Los análisis realizados en el tejido adiposo pardo de estos animales indicaron además la existencia de un deterioro de los mecanismos de reparación y biogénesis mitocondrial. A continuación, se evaluó el efecto del consumo de un hidrolizado de clara de huevo con pepsina sobre el desarrollo de síndrome metabólico y sus complicaciones asociadas en el modelo experimental seleccionado en el estudio anterior (DGg). En este estudio se evaluó además la posible aparición de efectos adversos tras la administración del hidrolizado en animales sanos. Para ello, se administró a un grupo de animales durante 20 semanas una dieta sólida estándar y agua como bebida y, a partir de la semana 9 y hasta finalizar el estudio, se le administró 1g/kg·día de hidrolizado de clara de huevo en el agua de bebida (CH). Al otro grupo de animales se le administró durante 20 semanas una dieta hipergrasa con una solución acuosa de glucosa al 25% como bebida y, de las misma forma que en el grupo anterior, a partir de la semana 9 y hasta finalizar el estudio, a este grupo también se le administró 1g/kg·día de hidrolizado de clara de huevo en el agua de bebida (DGgH). Durante el estudio se evaluó el peso y la ingesta de los animales, así como el desarrollo de neuropatía periférica. Al finalizar el estudio se midió el perímetro abdominal de los animales. Posteriormente, los animales se sacrificaron, y se extrajeron muestras de sangre y de los órganos para posteriores análisis bioquímicos e histológicos similares a los llevados a cabo durante el primer estudio experimental. El consumo de hidrolizado de clara de huevo con pepsina redujo el aumento de peso corporal, el perímetro abdominal y el tamaño de los adipocitos del tejido adiposo epididimal. Los animales del grupo DGgH presentaron una disminución de los niveles de malondialdehído y un aumento de la capacidad antioxidante del plasma, además de normalizar los niveles de glutatión reducido en el hígado. La administración del hidrolizado de clara de huevo con pepsina consiguió disminuir la hiperglucemia y la hiperinsulinemia, y logró revertir el desarrollo de neuropatía periférica. El tejido adiposo pardo de los animales del grupo DGgH mostró un aumento de la expresión de genes oxidativos tales como PPARα, Mcad, Lcad y Cpt1B, y de genes implicados en la biogénesis mitocondrial (PGC1β, MFN2, Tfb2m), y presentaron además un aumento de la cantidad de mitocondrias y de la expresión de los genes termogénicos UCP1 y PRDm16 en el tejido adiposo pardo. Finalmente, en esta Tesis Doctoral se evaluó la eficacia y seguridad del consumo del hidrolizado de clara de huevo con pepsina en sujetos humanos con síndrome metabólico. Para ello, se diseñó un estudio de intervención de 14 semanas de duración, doble ciego, aleatorio y controlado con placebo. El tratamiento de hidrolizado de clara de huevo con pepsina o de placebo se administró en una dosis de 4g/día como un liofilizado. Se realizó un seguimiento periódico de los pacientes para evaluar su estado de salud en los que se midió su perímetro abdominal, su peso corporal y su presión arterial. Se recogieron además muestras de sangre al inicio, en medio del estudio y al finalizar para la realización de análisis bioquímicos generales. Concretamente, se evaluaron las concentraciones plasmáticas de glucosa, insulina, triglicéridos, colesterol total, colesterol HDL y colesterol LDL. La administración de 4g diarios del hidrolizado de clara de huevo con pepsina no provocó efectos adversos en ninguno de los participantes durante el tiempo que se prolongó el estudio de intervención, por lo que su consumo puede considerarse seguro para los humanos. La administración del hidrolizado de clara de huevo con pepsina fue capaz además de mejorar algunos de los parámetros cardiometabólicos, monitorizados durante el estudio en aquellos participantes que los presentaban alterados. No se observaron sin embargo, disminuciones en el peso corporal o en el perímetro abdominal de los participantes. En conjunto, el hidrolizado de clara de huevo con pepsina podría utilizarse como ingrediente para desarrollar alimentos funcionales útiles en la prevención y/o tratamiento de algunas de las alteraciones asociadas con el desarrollo de obesidad y/o de síndrome metabólico. Sin embargo, serán necesarios más estudios en animales de experimentación que nos permitan profundizar y establecer el mecanismo de acción del hidrolizado de clara de huevo, y también serán necesarios más estudios de intervención para demostrar claramente sus efectos beneficiosos sobre el ser humano, si se quiere finalmente proceder a la comercialización de este hidrolizado.

[EN]:The main objective of the present Doctoral Thesis was to evaluate the effect of the administration of a previously selected pepsin egg white hydrolysate for the treatment of some complications related to metabolic syndrome, tested in an experimental model of diet induced obesity and clinically tested in patients with metabolic syndrome. The first stage of the work consisted on the selection of a diet induced obesity animal model, in which most of the alterations related with the development of metabolic syndrome occurred. To do this, Wistar rats received during 20 weeks a highfat or a high-fat-high-sugar diet. Two of the most consumed sugars in the actual society were used during the model selection: fructose and glucose. The animals were divided in four experimental groups, which consumed during the experimental period: Standard diet and water as drinking fluid (C), high-fat diet and water as drinking fluid (DG), high-fat diet and a 25% fructose solution as drinking fluid (DGf), and high-fat diet and a 25% glucose solution as drinking fluid (DGg). Body weight, solid intake and liquid intake were recorded during the study. Peripheral neuropathy development was also evaluated during the experimental period. At the end of the study, animals were sacrificed and different organs (liver, epididymal adipose tissue, interscapular adipose tissue, muscular tissue and tibia) and blood samples were collected. All samples were stored for later biochemical and histological analyses. Regarding the results of this first study, the experimental model receiving a high-fat-high-glucose diet (DGg) was selected. This animal group developed most of the alterations related to metabolic syndrome. These animals increased their body weight, their waist circumference and the adipocyte size from the epididymal adipose tissue. This animal also group developed an early stage of insulin resistance combined with sensory neuropathy development, as well as an increase in oxidative stress and inflammation biomarkers. In addition, analyses performed on interscapular adipose tissue samples showed a worsening in mitochondrial repair and biogenesis. Subsequently, the effect of the pepsin egg white hydrolysate consumption in the treatment of metabolic syndrome and its related complications was evaluated in the high-fat-high-glucose animal model (DGg) selected in the previous stage. In this study the occurrence of adverse effects in healthy animals after egg white hydrolysate was also evaluated. Animals were divided in two experimental groups which received, during 20 weeks: Standard diet and water, as well as 1g/kg·day of egg white hydrolysate in the drinking water from the week 9 to the end of the study (CH); Highfat diet and a 25% glucose solution, as well as 1g/kg·day egg white hydrolysate in the drinking water from the week 9 to the end of the study (DGgH). During the study body weight, solid and fluid intake and peripheral neuropathy development were evaluated. At the end of the study, waist circumference was measured. Finally, animals were sacrificed and blood and organ samples were collected for later biochemical and histological analyses. These analyses were similar to those performed in the first experimental study. Pepsin egg white hydrolysate intake reduced body weight gain, waist circumference and adipocyte size from the epididymal adipose tissue. DGgH animals reduced malondialdehyde plasma levels and increased their plasma antioxidant capacity. Reduced glutathione levels in liver were also normalized in this group. Pepsin egg white hydrolysate administration reduced the hyperglycemia and hyperinsulinemia, and improved the peripheric neuropathy developed in this animal group. Brown adipose tissue from DGgH animals showed an overexpression of oxidative genes such as PPARα, Mcad, Lcad and Cpt1B, and genes related with mitochondrial biogenesis (PGC1β, MFN2, Tfb2m). Furthermore, these animals increased mitochondrial content and overexpressed thermogenic genes UCP1 and PRDm16 in brown adipose tissue. Finally, in this Doctoral Thesis, the efficacy and safety of the pepsin egg white hydrolysate consumption was evaluated in human subjects with diagnosis of metabolic syndrome. For this, a 14 weeks double blind, randomized, placebo controlled clinical trial was performed. Pepsin egg white hydrolysate or placebo treatments were administered lyophilized using a 4 g/day dosage. Patients were checked periodically in order to evaluate their health status; waist circumference, body weight and blood pressure were measured. At beginning, middle time and at the end of the study, blood samples were collected for measurement of serum levels of glucose, insulin, triglycerides, total cholesterol, HDL cholesterol and LDL cholesterol were determined. Daily, 4 g of pepsin egg white hydrolysate consumption did not cause any adverse effects to any volunteer during the intervention period, thus pepsin egg white hydrolysate intake can be considered safe for humans. In addition, pepsin egg white hydrolysate administration was able to ameliorate some of the altered cardiometabolic parameters evaluated during this trial, in those volunteers who presented alterations at the beginning of the trial. However, lowering of body weight or waist circumference was not observed during the study. In summary, pepsin egg white hydrolysate could be used as a potential ingredient to develop new functional foods, useful to prevent and/or treat some of the alterations related to obesity and/or metabolic syndrome development. However, more animal studies would be necessary to deepen and clarify the pathways by which the pepsin egg white hydrolysate exerts its physiological activity. Besides, more clinical trials would be necessary to confirm its beneficial effects on human beings, before commercialization of this product can be reached.

Memoria presentada por Silvia Moreno Fernández para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Alimentación con mención de “Doctorado Internacional”, realizada en el Departamento de Bioactividad y Análisis de los Alimentos del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Peer reviewed