Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Cellular membranes contain a staggering diversity of lipids. The lipids are heterogeneously distr ibuted to create regions, or domains, whose physical properties differ from the bulk membrane and play an essential role in modulating the function of resident proteins. Many basic questions pertaining to the formation of these lateral assemblies remain. T his research employs model membranes of well - defined composition to focus on the potential role of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and their interaction with cholesterol (chol) in restructuring the membrane environment. Omega - 3 (n - 3) PUFAs are the main bioactive components of fish oil, whose consumption alleviates a variety of health problems by a molecular mechanism that is unclear. We hypothesize that the incorporation of PUFAs into membrane lipids and the effect they have on molecular organization may be, in part, responsible. Chol is a major constituent in the plasma membrane of mammals. It determines the arrangement and collective properties of neighboring lipids, driving the formation of domains via differential affinity for different lipids . T he m olecular organization of 1 -[ 2 H 31 ]palmitoyl -2- eicosapentaenoylphosphatidylcholine (PEPC - d 31 ) and 1 -[ 2 H 31 ]palmitoyl -2- docosahexaenoylphosphatidylcholine (PDPC -d 31 ) in membran es with sphingomyelin (SM) and chol (1:1:1 mol) was compared by solid - state 2 H NMR spectroscopy. Eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids are the two major n - 3 PUFAs found in fish oil, while PEPC -d 31 and PDPC -d 31 are phospholipids containing the respective PUFAs at the sn - 2 position and a perdeuterated palmitic acid a t the sn - 1 position . Analysis of s pectra recorded as a function of temperature indicate s that in both cases, formation of PUFA - rich (less ordered) and SM - rich (more ordered) domains occurred. A surprisingly substantial proportion of PUFA was found to infil trate the more ordered domain. There was almost twice as much DHA (65%) as EPA (30%) . The implication is that n - 3 PUFA s can incorporate into lipid rafts, which are domains enriched in SM and chol in the plasma membrane, and potentially disrupt the activity of signaling proteins that reside therein. DHA, furthermore, may be the more potent component of fish oil. PUFA - chol interactions were also examined through affinity measurements. A novel method utilizing electron paramagnetic resonance (EPR) was develope d, to monitor the partitioning of a spin - labeled analog of chol , 3β - doxyl - 5α - cholestane (chlstn), between large unilamellar vesicles (LUVs) and met hyl - β - cyclodextrin (mβCD). The EPR spectra for chlstn in the two environments are distinguishable due to the substantial differences in tumbling rates , allowing the population distribution ratio to be determined by spectral simulation. Advantages of this approach include speed of implementation and a vo idance of potential artifact s associated with physical separation of LUV and mβCD . Additionally, in a check of the method, t he relative partition coefficients between lipids measured for the spin label analog agree with values obtained for chol by isothermal titration calorimetry (ITC). Results from LUV with different composition confirmed a hierarchy of decreased sterol affinity for phospholipids with increasing acyl chain unsaturation , PDPC possessing half the affinity of the corresponding monounsaturated phospholipid. Taken together, the results of these studies on model membranes demonstrate the potential for PUFA - driven alteration of the architecture of biomembranes, a mechanism through which human health may be impacted.

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En la presente Tesis Doctoral se estudió el efecto de la incorporación de aceites poliinsaturados, α-tocoferol y minerales en piensos sobre la composición en ácidos grasos, el contenido en α-tocoferol, la oxidación (índice del ATB) y la susceptibilidad a la oxidación (método inducido del naranja de xylenol) de plasma, hígado y carne de conejo. También se estudiarion los efectos de la cocción y la conservación a refrigeración de la carne cocida sobre estos parámetros. En un primer estudio se ensayaron diferentes dosis y tipos (girasol y linaza) de grasas en pienso, y la suplementación de la dieta con AT (100 mg/kg). Dosis y tipo de aceite, así como la suplementación con AT modificaron la composición en AG de plasma, hígado y carne, tanto por incorporación de AG de la dieta, como por modificación de la biosíntesis de ciertos AG. También alteraron la oxidación (índice del ATB) y la susceptibilidad a la oxidación (índice del naranja de xilenol o FOX) de plasma, hígado y carne de conejo. Cocción y refrigeración produjeron incrementos en la oxidación de la carne, que fueron menores tras suplementar las dietas con AT, siendo esto menos efectivo cuando los piensos contenían un 3% de linaza. El contenido en α-tocoferol del plasma fue indictivo del contenido en α-tocoferol de hígado y carne, y de su estado oxidativo. La cocción y la refrigeración de la carne cocida implicaron una pérdida de α-tocoferol y un incremento en la oxidación de la carne. La evaluación de la susceptibilidad a la oxidación mediante el método inducido del naranja de xilenol fue un buen predictor de la oxidación alcanzada tras la cocción. Entre los tratamientos estudiados, el que ofreció una composición en AG nutricionalmente más favorable y una mejor estabilidad oxidativa fue el que contenía 1,5% de linaza y 100 mg/kg de AT. En el segundo estudio se ensayaron diferentes niveles de oxidación en el aceite añadido a los piensos (sin oxidar, alto contenido en compuestos de oxidación primaria, y alto contenido en compuestos de oxidación secundaria), y la suplementación con AT y con Zn. La incorporación de aceites oxidados a los piensos no modificó de forma sustancial la composición en AG de plasma, hígado y carne de conejo, ni su oxidación. Sin embargo, cuando el aceite presentaba un alto contenido en compuestos de oxidación primaria, se redujo el contenido en αT en ellos, y aumentó la oxidabilidad en carne de conejo. Ésta fue reducida por la suplementación con AT, pero de forma menos efectiva cuando el aceite del pienso presentaba un alto contenido en compuestos de oxidación primaria. El contenido en Zn, Fe o Se en la carne no se modificó por los factores estudiados, pero la suplementación con Zn redujo en contenido en Cu en la carne, aunque esto no afectó a su oxidación. Tal como sucedió en el primer estudio, la cocción y la refrigeración aumentaron la oxidación en la carne, pero los valores de ATB alcanzados fueron menores que en el primer estudio. La evaluación de la susceptibilidad a la oxidación en carne cruda mediante el método inducido del naranja de xilenol fue indicativa de la oxidación alcanzada en la carne tras la cocción. / The effects of the addition of different doses and sources (sunflower and linseed oil) of polyunsaturated oils to rabbit feeds, as well as the dietary supplementation with α-tocopheryl acetate (TA) on the fatty acid composition, the α-tocopherol content, the oxidation (TBA value) and the susceptibility to oxidation (FOX value) of rabbit plasma, liver and meat were assessed. The fatty acid composition of rabbit plasma, liver and meat was modified by the dose and source of oil added to feeds, and the dietary supplementation with TA, both by direct incorporation of fatty acids from diets and by the modification of some biosynthetic pathways. Also, liver and meat oxidation and susceptibility to oxidation were altered. Cooking and refrigeration of cooked meat decreased its α-tocoferol content and increased its TBA value. This increase was lower in meats from TA supplemented diets. From the studied diets, the 1.5% linseed oil (plus 1.5% animal fat) and 100 mg/kg of TA was the diet that produced meat with a more nutritionally favorable fatty acid composition and a better oxidative stability. In a second study, the effects of the addition of oils with a different oxidation level (not oxidized, high content of primary oxidation compounds or high content of secondary oxidation compounds) to rabbit feeds on the fatty acid composition, α-tocopherol content, oxidation (TBA value) and susceptibility to oxidation (FOX value) were assessed. Also, the effects of the dietary supplementation with TA and zinc were assessed. The incorporation of oxidized oils to feeds did not substantially alter the fatty acid composition of rabbit plasma, liver and meat, but when oil presented a high content of primary oxidation compounds it led to a reduced α-tocopherol content in rabbit plasma, liver and meat, as well as to an increase in meat susceptibility to oxidation. This was reduced by the dietary supplementation with TA, but it was less effective than when the oil added to feeds was not oxidized or contained a high content of secondary oxidation compounds.