Impact of Seasonal rhythms on gut microbiota: influence on proanthocyanidins functionality in obesity

Abstract

Els ritmes biològics són crucials per adaptar els processos fisiològics i metabòlics de l'organisme al moment del dia (ritmes circadians) o de l'any (ritmes estacionals). Aquesta sincronització és duta a terme per senyals externs (Zeitgeber), sent la llum més important. En aquest context, la microbiota intestinal, que exerceix un paper molt important en el manteniment de l'homeòstasi de l'organisme, es pot veure modulada pels canvis en la durada de llum del dia (fotoperíode). Aquest fet és de gran rellevància, ja que la microbiota intestinal està implicada en el metabolisme de compostos bioactius, com les proantocinidides (PAs), un dels polifenols més abundants de la dieta occidental, els quals han demostrat efectes beneficiosos en trastorns metabòlics com la obesitat. Per tant, la funcionalitat d'aquestes PAs podria variar segons el moment de l'any o fins i tot del dia en què són administrades. Per això, aquesta tesi té com a objectiu estudiar la relació entre els ritmes estacionals, els quals han estat menys estudiats que els circadians, i la microbiota intestinal, i el seu impacte a la funcionalitat de les PAs en un context d'obesitat. Per això, es va estudiar la influència dels ritmes estacionals a la composició microbiana intestinal i altres paràmetres fisiològics en rates Fischer 344 sanes i obeses (alimentades amb dieta de cafeteria), i es va avaluar l'efecte de l'administració de PAs en diferents condicions de disbiosi intestinal.

Los ritmos biológicos son cruciales para adaptar los procesos fisiológicos y metabólicos del organismo al momento del día (ritmos circadianos) o del año (ritmos estacionales). Esta sincronización es llevada a cabo por señales externas (Zeitgeber), siendo la luz más importante. En este contexto, la microbiota intestinal, la cual desempeña un papel muy importante en el mantenimiento de la homeostasis del organismo, puede verse modulada por los cambios en la duración de luz del día (fotoperiodo). Este hecho es de gran relevancia, ya que la microbiota intestinal está implicada en el metabolismo de compuestos bioactivos, como las proantocinididas (PAs), uno de los polifenoles más abundantes de la dieta occidental, los cuales han demostrado efectos beneficiosos en trastornos metabólicos como la obesidad. Por tanto, la funcionalidad de estas PAs podría variar según el momento del año o incluso del día en el que son administradas. Por ello, esta tesis tiene como objetivo estudiar la relación entre los ritmos estacionales, los cuales han sido menos estudiados que los circadianos, y la microbiota intestinal, y su impacto en la funcionalidad de las PAs en un contexto de obesidad. Para ello, se estudió la influencia de los ritmos estacionales en la composición microbiana intestinal y otros parámetros fisiológicos en ratas Fischer 344 sanas y obesas (alimentadas con dieta de cafetería), y se evaluó el efecto de la administración de PAs en diferentes condiciones de disbiosis intestinal.

Biological rhythms are crucial to adjust the physiological and metabolic processes of the organism to the time of day (circadian rhythms) or year (seasonal rhythms). This synchronization is orchestrated by external signals (Zeitgeber), being the light the most important one. In this context, the gut microbiota, which plays an important role to maintaining the homeostasis of the organism, can be modulated by changes in the light length of the day (photoperiod). This fact is of great relevance due to the gut microbiota is involved in the metabolism of bioactive compounds, such as proanthocyanidins (PAs), which are the most abundant polyphenols in western diet. In fact, these compounds have shown beneficial effects on metabolic disorders such as obesity. Therefore, the functionality of these PAs could be influenced by the time of the year or even the day in which they are administered. Hence, this thesis aims to study the relationship between seasonal rhythms, which have been less studied than circadian rhythms, gut microbiota, and their impact on the functionality of PAs in obesity. To do this, we studied the influence of seasonal rhythms on gut microbiota composition and other physiological parameters in healthy and cafeteria-induced obese Fischer 344 rats, and evaluated the effect of PAs administration in different conditions of gut microbiota dysbiosis. The results showed that seasonal rhythms alter the composition of the gut microbiota, which was associated with changes in weight, glucose tolerance, and levels of oxylipins (inflammatory mediators).