Flavonoids, and more specifically, red wine procyanidins, have many beneficial effectsagainst pathologies such as cardiovascular heart disease and related illnesses. Althoughadipose tissue has a central role in some of these pathologies, including obesity and diabetes,there is a lack of information about the effects of procyanidins on this tissue. This thesisaddresses this question. The effects of a grape seed procyanidin extract (GSPE) on the lipidand glucose metabolism of adipocytes were evaluated by taking the 3T3-L1 cell line as amodel of study. Results show that the GSPE has insulinomimetic effects, stimulating glucoseuptake, glycogen synthesis and trigliceride synthesis. To achieve this, the GSPE shares someof the mechanisms and intracellular mediators of the insulin-signalling pathways (such asGLUT-4 translocation, PI3K and p38 MAPK) but it must also use other, complementary,mechanisms. These results suggest that procyanidins have beneficial effects on diabetesand/or insulin resistance. This is partially proven by in vivo studies that show that GSPE hasantihyperglycemic properties on streptozotozin-induced diabetic rats. Also analyzed in thisthesis are the molecular mechanisms used by GSPE to explain the already described lipolyticeffects. Protein kinase A and PPARã are shown to be involved in these effects. Some ofthese results opened up another line of study into the effects of GSPE on the differentiationprocess of the 3T3-L1. These studies showed that procyanidins alter the differentiation ofpreadipocytes when added at the induction of differentiation. Since an increase in thenumber of adipocytes has a negative effect on obesity, this is a promising characteristic ofGSPE that should be taken into account when its possible antiobesity properties are studied. / Als flavonoides, i més concretament a les procianidines del vi negre, se'ls han atribuït moltespropietats beneficioses contra diverses patologies, com les malalties cardiovasculars i altrespatologies relacionades. Tot i que el teixit adipós juga un paper important en algunesd'aquestes patologies, com la obesitat i la diabetis, la informació referent l'acció de lesprocianidines en aquest teixit és escassa. Aquesta tesis estudia els efectes de les procianidinesderivades de pinyol de raïm (GSPE) en l'adipòcit, i per a dur-ho a terme es pren com amodel d'estudi la línia cel.lular 3T3-L1. Per una banda es descriuen els efectes del GSPE enel metabolisme de lípids i glúcids de la cèl.lula adiposa. El GSPE fa un paperinsulinomimètic: estimula la captació de glucosa, la síntesi de glicògen i la síntesi de triacilglicerols. L'anàlisi dels mecanismes moleculars per exercir aquests efectes mostra que GSPEen part comparteix mecanismes i vies de senyalització propis de la insulina (translocació deGLUT-4, PI3K, p38 MAPK); tanmateix, s'observa que GSPE ha d'usar també altresmecanismes complementaris. Aquests resultats suggereixen que GSPE pot tenir efectespositius en situacions de diabetis i/o resistència a insulina, donat que a més a més, els estudisin vivo mostren que GSPE és antihiperglicèmic en condicions de diabetis induïda perestreptozotocina. En aquesta tesis també s'analitzen els mecanismes moleculars queexplicarien els efectes lipolítics de les procianidines descrits en estudis previs, i s'ha trobatque la proteina kinasa A i PPARã hi estan involucrats. Part d'aquests resultats han obert unaaltra via d'estudi sobre els efectes de la GSPE en el procés de diferenciació de la cèl.lulaadiposa on s'ha observat que el tractament amb procianidines a l'inici de la diferenciaciódificulta aquesta transformació. Donat que l'augment del nombre d'adipòcits afectanegativament la obesitat, aquest efecte de les procianidines és una característicaprometedora que caldrà tenir en compte en l'estudi del seu possible paper antiobesitat.

ANGLÈS A grape-seed derived procyanidins extract (GSPE) was reported to mimic some of the physiological effects of insulin. However, GSPE showed some divergences when compared to insulin action, which suggests that procyanidins could be useful on a state of impaired insulin action. Therefore, the main purpose of this thesis was to understand how dietary procyanidins modulate glucose metabolism, mainly in adipose tissue and under an insulin resistant condition.Results show that a treatment of 25 mg GSPE/Kg bw for 30 days on cafeteria-diet-fed rats has a positive effect in improving some insulin resistance parameters and that white adipose tissue is also a clear target for procyanidins. Cell culture studies showed the ability of procyanidins for activating the insulin receptor and its ability for activating proteins kinases involved in the insulin signalling pathway. The GSPE study was completed showing that oligomeric structures of GSPE can reproduce the total GSPE effects. / CATALÀ A un extracte de procianidines de pinyol de raïm (GSPE) se l'hi han atribuït efectes mimètics d'algun dels efectes fisiològics de la insulina, però alhora la seva acció mostra algunes divergències respecte la pròpia hormona. Aquest fet suggereix un possible interès d'aquestes procianidines en patologies vinculades amb la resistència a la insulina. Per aquest motiu, l'objectiu principal d'aquesta tesi és entendre com les procianidines de la dieta modulen el metabolisme de la glucosa, principalment a teixit adipós i sota una condició de resistència a insulina. Els resultats obtinguts mostren que 30 dies de tractament amb 25 mg GSPE/Kg PC milloren la situació de resistència a insulina provocada per una dieta de cafeteria i evidencien que el teixit adipós és una clara diana per GSPE. En cèl·lules en cultiu s'observa com GSPE activa el receptor de la insulina i proteïnes de la via de senyalització de la insulina de manera diferent a la pròpia hormona. L'estudi es completa demostrant que les estructures oligomèriques de GSPE poden reproduir els efectes fins ara atribuïts a les procianidines.

L'obesitat és un estat inflamatori que porta a l'activació crònica de la resposta immune caracteritzada per la inducció de gens i mediadors proinflamatoris. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser estudiar els efectes antiinflamatoris de les procianidines i les possibles dianes moleculars modulades per aquests flavonoids. Degut al paper central del macròfag en la inducció de inflamació sistèmica, vam analitzar els efectes d'un extracte de procianidines en un model d'inflamació in vitro. Utilitzant models d'obesitat i síndrome metabòlic en rata, vam avaluar els efectes antiinflamatoris de les procianidines in vivo. Els resultats indiquen que les procianidines actuen com antiinflamatoris in vitro inhibint la resposta inflamatòria al macròfag i in vivo com agents preventius tant de la inflamació local com sistèmica, modulant els nivells de mediadors inflamatoris. Aquests resultats indiquen que les procianidines podrien ser candidats per la suplementació dietètica i components d'aliments funcionals per la prevenció de malalties amb component inflamatòria. / Once established that obesity is an inflammatory condition leading to chronic activation of the immune system response, the aim of this thesis was to characterize and understand if dietary procyanidins could modulate the low grade inflammatory response related to obesity and the Metabolic Syndrome. Due to the central role of macrophages in obesity induced low-grade inflammation, we analyzed procyanidin effects in an in vitro model of inflammation. By using rat models of obesity, we also assessed procyanidin anti-inflammatory effects in vivo. To sum up, our results showed that procyanidins act as anti-inflammatory agents both in vitro, by modulating the macrophage inflammatory response, and in vivo, by preventing both local and systemic inflammation through the modulation the inflammatory mediators. In conclusion, the use of procyandins will represent an additional nutritional approach that, in association with lifestyle interventions, would improve the obesity induced inflammation and as a consequence ameliorate the metabolic syndrome.

En els últims anys, s’ha estudiat com els agents antiinflamatoris presents en els aliments poden modular la inflamació relacionada amb diverses malalties. Les procianidines presents en fruites i vegetals i els àcids grassos poliinsaturats (PUFAs) presents en peix i els olis derivats d’ells són compostos que tenen diferents propietats antiinflamatòries en front de diverses malalties com l’obesitat, la diabetis i malalties cardiovasculars. L’objectiu del nostre estudi va ser investigar diferents aspectes i mecanismes relacionats amb l’eficàcia d’un extracte de procianidines de pinyol de raïm (GSPE) en front de l’estat inflamatori crònic en rates Zucker fa/fa genèticament obeses, i d’un estat inflamatori agut activat per la injecció de lipopolisacàrids (LPS) en rates Wistar. Una dosi moderada de 35 mg/kg per dia de GSPE durant 10 setmanes va produir efectes antiinflamatoris sobre l’expressió gènica en teixit adipós mesentèric en les rates Zucker fa/fa. Tot i així, no es van trobar efectes significatius en la inflamació sistèmica. A més, el GSPE va tenir efectes antiinflamatoris a nivell sistèmic i en l’expressió gènica quan es va administrar durant 15 dies previs a la inducció de la inflamació per LPS en rates Wistar. La dosi alta nutricional de 75 mg/kg per dia i la dosi alta farmacològica de 200 mg/kg per dia de GSPE van ser les més efectives en prevenir aquesta inflamació. Per altra banda, diferents molècules bioactives com els flavonoides resveratrol (RES), epigal•locatequina gal•lat, i les procianidines dimèriques B1-B4, i els PUFAs EPA i DHA van ser administrats en combinació per analitzar els efectes antiinflamatoris sinèrgics, additius o antagònics en macròfags estimulats amb LPS. Les combinacions de B3 més EPA i RES més EPA van mostrar efectes antiinflamatoris sinèrgics disminuint els nivells d’òxid nítric, els nivells d’expressió de gens proinflamatoris i relacionats amb l’estrès oxidatiu, i modulant la fosforilació de diferents proteïnes involucrades en l’activació de les vies proinflamatòries senyalitzadores de l’NF-κB i de l’AP-1. / The study of how anti-inflammatory agents found in food can mediate in various diseases in which inflammation is involved has become relevant in recent years. Procyanidins present in fruits and vegetables and polyunsaturated fatty acids (PUFAs) present in fish and fish oils are compounds that have anti-inflammatory properties against several diseases such as obesity, diabetes and cardiovascular disease. The goal of this study was to investigate some aspects and mechanisms related to the reported efficacy of grape seed procyanidin extract (GSPE) against the inflammatory state in the genetically obese Zucker fa/fa rat model with low-chronic inflammation and a model of acute inflammation triggered by the injection of lipopolysaccharide (LPS) into Wistar rats. A moderate dose of 35 mg/kg*day of GSPE for 10 weeks had anti-inflammatory effects at the gene expression level in mesenteric adipose tissue in Zucker fa/fa rats. However, no significant effects on systemic inflammation were found. In contrast, GSPE had anti-inflammatory effects at the systemic and gene expression levels when administered for 15 days prior to LPS-induced inflammation in Wistar rats. The moderate-high dose of 75 mg/kg*day and the high dose of 200 mg/kg*day of GSPE were the most effective doses in preventing acute inflammation. In addition, several pure bioactive flavonoids such as resveratrol (RES), epigallocatechin gallate, B1-B4 dimeric procyanidins, and PUFAs such as EPA and DHA were administered in various combinations to assess any potential synergistic, additive or antagonistic anti-inflammatory effects that may exist between these flavonoids and PUFAs in LPS-stimulated murine macrophages. Importantly, the combinations of B3 plus EPA and RES plus EPA had strong synergistic anti-inflammatory effects manifested by a decrease in nitric oxide levels, a decrease in the expression of proinflammatory and oxidative stress-related genes and the modulation of the phosphorylation status of various proteins involved in the activation of the NF-κB and AP-1 proinflammatory pathways. / En los últimos años, se ha estudiado como los agentes antinflamatorios presentes en los alimentos pueden modular la inflamación relacionada con diversas enfermedades. Las procianidinas presentes en frutas y vegetales y los ácidos grasos polinsaturados (PUFAs) presentes en el pescado y los aceites derivados de ellos son compuestos que tienen diferentes propiedades antinflamatorias frente a varias enfermedades como la obesidad, la diabetes y enfermedades cardiovasculares. El objetivo de nuestro estudio fue investigar diferentes aspectos y mecanismos relacionados con la eficacia de un extracto de procianidinas de pepita de uva (GSPE) frente al estado inflamatorio crónico en ratas Zucker fa/fa genéticamente obesas, y de un estado inflamatorio agudo activado por la inyección de lipopolisacáridos (LPS) en ratas Wistar. Una dosis moderada de 35 mg/kg por día de GSPE durante 10 semanas produjo efectos antinflamatorios sobre la expresión génica en tejido adiposo mesentérico en las ratas Zucker fa/fa. Aún así, no se encontraron efectos significativos en la inflamación sistémica. Además, el GSPE tuvo efectos antinflamatorios a nivel sistémico y en la expresión génica cuando fue administrado durante 15 días previos a la inducción de la inflamación por LPS en ratas Wistar. La dosis alta nutricional de 75 mg/kg por día y la dosis alta farmacológica de 200 mg/kg por día de GSPE fueron las más efectivas en prevenir esta inflamación. Por otro lado, diferentes moléculas bioactivas como los flavonoides resveratrol (RES), epigalocatequina galada, y las procianidinas diméricas B1-B4, y los PUFAs EPA y DHA fueron administrados en combinación para analizar los efectos antinflamatorios sinérgicos, aditivos o antagónicos en macrófagos estimulados con LPS. Las combinaciones de B3 más EPA y RES más EPA mostraron efectos antinflamatorios sinérgicos disminuyendo los niveles de óxido nítrico, los niveles de expresión de genes proinflamatorios y relacionados con el estrés oxidativo, y modulando la fosforilación de diferentes proteínas involucradas en la activación de las vías proinflamatorias señalizadoras del NF-κB y del AP-1.

Una dieta rica en frutas y verduras parece ser importante para la prevención de enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo y por tanto es posible que alguno de sus compuestos constituyentes o la interacción de varios de ellos sean los responsables del efecto protector que presentan. Los flavonoides son los principales candidatos debido su abundancia en el reino vegetal y la actividad antioxidante que presentan en su estado natural. Existe una gran variedad de flavonoides que difieren en su estructura. Las pequeñas diferencias en la estructura química resultan en grandes diferencias en el efecto biológico. Además cuando los flavonoides son ingeridos sufren biotransformaciones que modifican la estructura química de los compuestos y por lo tanto, la actividad biológica se ve modificada. Una gran parte de los flavonoides que forman parte de frutas y verduras se encuentra en forma polimérica y fundamentalmente son proantocianidinas. Así, el objetivo general de la presente tesis fue contribuir al establecimiento de las bases científicas para el uso de fracciones polifenólicas y fibra dietética constituidas básicamente por proantocianidinas en la prevención de enfermedades como el cáncer. Para ello, se realizó un estudio de la relación entre el grado de polimerización y porcentaje de galoización y el efecto antioxidante y biológico de fracciones de proantocianidinas de diferente composición en diferentes medios físico-químicos. Así, fracciones obtenidas de corteza de pino (exentas de galato), de subproductos del prensado de la uva (porcentaje de galoización media) y de Hamamelis (de elevada galoización) fueron caracterizadas por despolimerización ácida y posteriormente se evaluó la capacidad antioxidante (método DPPH, TEAC), antirradicalaria (método del radical HNTTM, TNPTM), inhibición a la oxidación lipídica y el efecto antiproliferativo en una línea celular de melanoma (SK-MEL-28). Los resultados mostraron que los efectos químicos y biológicos en los que están implicadas las proantocianidinas están influidos de menor a mayor grado por el grado de polimerización, porcentaje de galatos y porcentaje de grupos pirogalol. Además se realizó un estudio de las biotransformaciones que sufren las proantocianidinas utilizando como muestra rica en proantocianidinas una fibra dietética procedente de subproductos del prensado de la uva. Para ello, se realizó previamente la identificación de los compuestos fenólicos mayoritarios y posteriormente con el fin de avanzar en el conocimiento de los posibles efectos beneficiosos de los polifenoles, se realizó un estudio de identificación de metabolitos tras la ingesta de fibra antioxidante de uva en ratas. Experimentos en tándem (LC-MS/MS) permitieron identificar 18 metabolitos procedentes de epicatequina monomérica y diversos ácidos fenólicos resultantes de la fermentación colónica. PALABRAS CLAVE: Radicales libres, Actividad antioxidante, Polifenoles, Fibra dietética, Procianidinas / Many epidemiological studies indicate that a diet rich in flavonoids from vegetables and fruits appear to be inversely related to several diseases and cancer mortality. Flavonoids in food have been shown to have powerful free-radical scavenging activity, antioxidant activity, and anti-tumor promoting effect. There are more than 5000 different types of flavonoids with numerous structural variations within. Small differences in their structure are converted into great differences in their biological activity. Moreover, polyphenols are extensively metabolized in the intestinal tract and liver. Thus, it is very important to examine the action of these compounds from different angles and evaluate their effects and risks. The main objective of the present PhD has been to contribute to the knowledge of the chemical and biological effects of polyphenols, especially proanthocyanidins. The influence of the degree of polimeration and percentage galloylation and the biological activities of proanthocyanidins fractions were evaluated. The results show that the most cytotoxic /antiproliferative fractions showed also the highest electron transfer capacity. The study of the metabolization of polyphenols after the intake of antioxidant dietary fiber (GADF) rich in proanthocyanidins resulted in the identification of more than 18 metabolites such a epicatechin mono, di-, tri- conjugates and also phenolic acids from colonic fermentation and even phenolic acids conjugates with sulfated and glucuronide. KEYWORDS: Free radicals, Antioxidant capacitiy, Polyphenols, Dieraty fiber, Procianidins