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Facial development in Down syndrome and green tea extracts

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04
Mar
Thu, 04/03/2021 - 11:09

Facial development in Down syndrome and green tea extracts

Pictured: Mara Dierssen, Group Leader at the CRG who was involved in the study.

EN CASTELLANO/EN CATALÀ

A new study led by Belgian and Spanish researchers published in the journal Scientific Reports finds evidence about the potential benefits of green tea extracts in Down syndrome. The researchers observed that the intake of green tea extracts can reduce facial dysmorphology in children with Down syndrome when taken during the first three years of life.

The experimental part of the study, conducted in mice, confirmed the positive effects at low doses. However, they also found that high doses of the extract can disrupt facial and bone development. More research is needed to fully understand the effects of green tea extracts and therefore they should always be taken under medical supervision.

Down syndrome is caused by the presence of a third copy of chromosome 21, leading to an overexpression of the genes in this region and resulting in a number of physical and intellectual disabilities. One of the genes, DYRK1A, contributes to altering brain and bone development in people with Down syndrome. The green tea compound EGCG (epigallocatechin-3-gallate) is known to inhibit DYRK1A activity. In these lines, previous research showed the potential of EGCG to improve cognition in young adults with Down syndrome.

In a new study, researchers analysed the effect of green tea supplements on facial development in Down syndrome. In the experimental part of the study, the EGCG supplements were tested in mice at different dosages. In a second part of the research, they did an observational study on children with and without Down syndrome. This work, led by the Centre for Genomic Regulation (CRG), the European Molecular Biology Laboratory (EMBL), the University of Barcelona and KU Leuven (Belgium), is an international effort involving researchers from University of Central Florida (United States), La Salle - University Ramon Llull, and IMIM – Hospital del Mar Medical Research Institute.

For the mouse study, the researchers started the treatment before birth, while the pups were developing in the wombs of their mothers, by adding either a low or a high dose of green tea extracts to their drinking water. “The low dose treatment had a positive effect on mice that are a model of Down syndrome”, notes Professor Greetje Vande Velde (KU Leuven), co-lead author of the study, and adds that “sixty percent of them showed a facial shape similar to the control group”.

“The high dose treatment, however, generated very mixed results, and even disrupted normal facial development in some cases, causing additional dysmorphology. This occurred in all mice, regardless of whether the mice were models for Down syndrome or were just control mice”.

The observational study with volunteers was set up in Spain and included participants from North America. Among the participants were 287 children aged between 0 and 18, including children with Down syndrome who did (n = 13) or didn’t (n = 63) receive EGCG supplementation. The treated group were all self-medicated and didn’t follow a prescribed protocol.

“All participants were photographed from various angles to create a 3D model of their faces”, says Neus Martínez-Abadías, lecturer at the Faculty of Biology of University of Barcelona and co-lead author of the study. “To compare facial features, we use 21 facial landmarks, and the distances between them. In the youngest group aged between 0 and 3, we observed that 57% of the linear distances are significantly different when you compare the faces of children with Down syndrome that never received the treatment to those of children that do not have Down syndrome. For babies and toddlers who did receive EGCG treatment, this difference was much smaller, only 25%. After green tea supplementation, the facial dysmorphology decreases and the children with or without Down syndrome look more alike.”

“We didn’t identify a similar effect in the adolescent group. Even when treated with green tea extracts, children with Down syndrome still show a difference of more than 50% compared to the control group. These findings suggest that the green tea supplements only affect facial development when they are administered in the early stages of life when the face and skull are rapidly growing”.

“Despite the potential benefits we observed, we must handle these findings with caution considering they are preliminary and based on an observational study”, warned Professor Vande Velde. “Further research is necessary to evaluate the effects of EGCG-containing supplements, the appropriate dose and their therapeutic potential in general. We also need to take into the account possible effects on other organs and systems, not just on the development of the face. This requires first more basic research in the lab with mice, and then clinical studies with more participants and controlled use of these supplements”.

“Our findings suggest that EGCG effects depend on the dose”, concludes lecturer Martínez-Abadías. “EGCG products are commercially available and they are used regularly as a general health-promoting compounds. However, it is important to follow the European Food Safety Authority recommendations regarding the maximal intake and to always consult a physician before taking the supplements”.

This research shows potential beneficial effects of facial development at low doses, but they can produce unpredictable effects in mice at very high doses. “More research is needed in humans to determine the optimal dose at each age that maximizes the potential benefits”, concludes the researcher.

The study was carried out with the co-funding of private foundations BBVA, Marguerite-Marie Delacroix and the Jerome Lejeune Foundation, as well as the institutional support of CRG Centro de Excelencia Severo Ochoa, the University of Central Florida and KU Leuven; as well as public funding resources from American Association of Physical Anthropologists, Flemish Research Foundation and previous Spanish Ministry of Economy and Competitiveness.

EN CASTELLANO

Los suplementos de té verde pueden modular el desarrollo facial en el síndrome de Down

Un nuevo estudio dirigido por investigadores belgas y españoles y publicado en la revista Scientific Reports aporta evidencias sobre los beneficios potenciales de los extractos de té verde para el síndrome de Down. El equipo científico ha observado que la ingesta de extractos de té verde puede reducir la dismorfología facial en niños con síndrome de Down cuando el producto se toma durante los tres primeros años de vida.

En la parte experimental del estudio, llevada a cabo con ratones, se confirmaron los efectos positivos del extracto con dosis bajas de consumo. Sin embargo, los expertos constataron que dosis elevadas pueden alterar el desarrollo facial y óseo en los animales de laboratorio. Por ello, serán precisas nuevas investigaciones para entender qué efectos ocasionan los extractos de té verde, un producto que siempre se debe consumir bajo supervisión médica.

El síndrome de Down está causado por la presencia de una tercera copia del cromosoma 21 (trisomía 21), una alteración genética que provoca una sobreexpresión de los genes de este cromosoma y resulta en una serie de discapacidades físicas e intelectuales. Uno de estos genes, el DYRK1A, contribuye a alterar el desarrollo cerebral y óseo en personas con síndrome de Down, entre otros mecanismos de acción. Por otra parte, se sabe que un compuesto del té verde —la epigalocatequina-3-galato, o EGCG— inhibe la actividad del gen DYRK1A. En esta línea, trabajos anteriores (The Lancet, 2016) habían constatado el potencial de la EGCG para mejorar las capacidades cognitivas en niños y jóvenes con síndrome de Down.

En el nuevo estudio, los investigadores analizaron el efecto de los suplementos de té verde en el desarrollo facial en el síndrome de Down. En la parte experimental, se analizaron los efectos de los suplementos de EGCG a dosis diferentes en ratones que eran modelo del síndrome. En una segunda parte, se hizo un estudio de tipo observacional con niños y niñas que tenían síndrome de Down y se comparó con niños que no presentaban este desorden genético (grupo control). El trabajo está liderado por el Centro de Regulación Genómica (CRG), el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), la Universidad de Barcelona y la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), y es el resultado de una colaboración internacional en la que también han participado equipos de la Universidad de Florida Central (Estados Unidos), La Salle-Universidad Ramon Llull y el Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), entre otras instituciones.

En el caso del estudio con los ratones, llevado a cabo en la Universidad Católica de Lovaina, los expertos iniciaron el tratamiento antes del nacimiento —durante el desarrollo embrionario de las crías en el útero— suplementando con extractos de té verde el agua potable en dosis bajas o altas. «El tratamiento con dosis bajas tuvo un efecto positivo en ratones que son modelo de síndrome de Down», detalla Greetje Vande Velde, investigadora de la Universidad Católica de Lovaina y coautora del estudio. «El 60 % de estos ratones presentó unas características faciales similares a las del grupo control».

«Sin embargo, el tratamiento con dosis elevadas aportó resultados muy heterogéneos. Incluso en algunos casos llegó a alterar el desarrollo facial, por lo que causó una dismorfología adicional. Eso se produjo en todos los ratones, independientemente de ser modelos de síndrome de Down o no».

El estudio observacional con voluntarios se llevó a cabo en España y también incluyó a personas procedentes de América del Norte. Participaron 287 niños y jóvenes de entre 0 y 18 años, incluidos niños y niñas con síndrome de Down que ingirieron (n=13) o no (n=63) un suplemento de EGCG en condiciones de autoconsumo y sin seguir un protocolo prescrito.

«Todos los participantes fueron fotografiados desde varios ángulos para crear un modelo 3D de sus caras», explica Neus Martínez-Abadías, profesora de la Facultad de Biología y coautora principal del estudio. «Para comparar los rasgos faciales de los participantes, se utilizaron veintiún marcadores antropométricos y el análisis de distancias faciales. En el grupo de menor edad —entre 0 y 3 años— observamos que cuando comparábamos niños con síndrome de Down que no habían recibido tratamiento con niños que no padecen esta trisomía, el 57 % por ciento de las distancias de la cara eran significativamente distintas. Cuando en la comparación consideramos los niños que sí habían recibido tratamiento con GCG, esa diferencia fue mucho menor, solo del 25 %. Así pues, observamos que después de la suplementación con té verde, la dismorfología facial disminuye y los niños y las niñas con o sin síndrome de Down se parecen más».

«Ahora bien, no identificamos un efecto similar en el grupo de adolescentes», continúa Neus Martínez-Abadías. «Incluso cuando habían ingerido extractos de té verde, la diferencia en los rasgos faciales se mantenía alrededor del 50 % si los comparábamos con el grupo control. Estas conclusiones sugieren que los suplementos de té verde solo afectan al desarrollo facial cuando se administran en las primeras etapas de la vida, momento en que las estructuras de la cara y del cráneo crecen más rápidamente».

«A pesar de los beneficios potenciales que hemos observado, las conclusiones del trabajo son preliminares y hay que considerarlas con precaución, ya que se basan en un estudio observacional», alerta la profesora Vande Velde. «Es necesario impulsar nuevas investigaciones para evaluar con más detalle los efectos de los suplementos de EGCG, la dosis adecuada y su potencial terapéutico en general. También habría que considerar los posibles efectos en otros órganos y sistemas, y no centrarnos únicamente en el desarrollo de la cara. Ello requiere, primero, una investigación más básica en el laboratorio con ratones, y luego, estudios clínicos con más participantes y con un protocolo de consumo controlado de estos suplementos».

«Nuestros descubrimientos sugieren que los efectos de la EGCG dependen mucho de la dosis», explica la profesora Martínez-Abadías. «Los productos que contienen EGCG están disponibles comercialmente y se utilizan regularmente para promover una buena salud. Por ello, es importante seguir las recomendaciones de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) sobre las dosis máximas de consumo y consultar siempre a un médico antes de tomar los suplementos», advierte la experta.

El trabajo constata los potenciales efectos beneficiosos de la EGCG en dosis bajas en el desarrollo facial de personas afectadas por el síndrome de Down, pero también se ha visto que dosis muy altas pueden producir efectos imprevisibles en los ratones. «Hay que impulsar nuevas investigaciones en humanos para determinar la dosis óptima que a cada edad maximice los beneficios potenciales», concluye Martínez-Abadías.

Cofinanciada por las fundaciones privadas BBVA, Marguerite-Marie Delacroix y Jérôme Lejeune, la investigación ha tenido el apoyo institucional del CRG (centro de excelencia Severo Ochoa), la Universidad de Florida Central y la Universidad Católica de Lovaina. También se ha financiado con recursos públicos de la Asociación Estadounidense de Antropólogos Físicos (AAPA), la Fundación de Investigación Flandes y el anterior Ministerio de Economía y Competitividad.

EN CATALÀ

Els suplements de te verd poden modular el desenvolupament facial en la síndrome de Down

Un nou estudi dirigit per investigadors belgues i espanyols i publicat a la revista Scientific Reports aporta evidències sobre els beneficis potencials dels extractes de te verd en la síndrome de Down. L’equip científic va observar que la ingesta d’extractes de te verd pot reduir la dismorfologia facial en infants amb síndrome de Down quan aquest producte es pren durant els primers tres anys de vida.

A la part experimental de l’estudi, feta amb ratolins, es van confirmar aquests efectes positius amb dosis baixes de consum. No obstant això, els experts van trobar que dosis elevades de l’extracte poden alterar el desenvolupament facial i ossi en els animals de laboratori. Per això, caldrà fer més recerca per entendre quins efectes provoquen els extractes de te verd, un producte que sempre s’ha de consumir sota supervisió mèdica.

La síndrome de Down està causada per la presència d’una tercera còpia del cromosoma 21 (trisomia 21), una alteració genètica que ocasiona una sobreexpressió dels gens d’aquest cromosoma i resulta en una sèrie de discapacitats físiques i intel·lectuals. Un d’aquests gens, el DYRK1A, contribueix a alterar el desenvolupament cerebral i ossi en persones amb síndrome de Down, entre altres mecanismes d’acció. A banda d’això, se sap que un compost del te verd —l’epigalocatequina-3-galat o EGCG— inhibeix l’activitat del gen DYRK1A. En aquesta línia, treballs anteriors (The Lancet, 2016) havien constatat el potencial de l’EGCG per millorar les capacitats cognitives en infants i joves amb síndrome de Down.

En aquest estudi, s’ha estudiat l’efecte dels suplements de te verd en el desenvolupament facial en la síndrome de Down. A la part experimental, es van analitzar els efectes dels suplements d’EGCG a dosis diferents en ratolins que eren model de la síndrome de Down. En una segona part, es fa fer un estudi de tipus observacional sobre nens i nenes amb síndrome de Down i es va comparar amb infants que no presenten aquest desordre genètic (grup control). El treball està liderat pel Centre de Regulació Genòmica (CRG), el Laboratori Europeu de Biologia Molecular (EMBL), la Universitat de Barcelona i la Universitat Catòlica de Lovaina (Bèlgica), i és el resultat d’una col·laboració internacional en la qual també participen equips de la Universitat de Florida Central (Estats Units), La Salle - Universitat Ramon Llull i l’Institut Hospital del Mar d’Investigacions Mèdiques (IMIM), entre altres institucions.

En el cas de l’estudi amb els ratolins, dut a terme a la Universitat Catòlica de Lovaina, els experts van iniciar el tractament abans del naixement —durant el desenvolupament embrionari de les cries a l’úter— mitjançant la suplementació d’extractes de te verd a l’aigua potable en dosis baixes o altes. «El tractament amb dosis baixes va tenir un efecte positiu en ratolins que són models de la síndrome de Down», detalla la professora Greetje Vande Velde (Universitat Catòlica de Lovaina, Bèlgica), coautora de l’estudi. «El 60 % d’aquests ratolins va presentar unes característiques facials similar a les del grup control».

«No obstant això, el tractament amb dosis elevades va aportar resultats molt heterogenis. Fins i tot en alguns casos va arribar a alterar el desenvolupament facial, de manera que va causar una dismorfologia addicional. Això es va produir en tots els ratolins, independentment de ser models de la síndrome de Down o no».

L’estudi observacional amb voluntaris es va dur a terme a Espanya i també va incloure participants procedents de l’Amèrica del Nord. Hi van participar 287 infants i joves d’entre 0 i 18 anys, inclosos els nens i nenes amb síndrome de Down que havien ingerit (n=13) o no (n=63) un suplement d’EGCG en condicions d’autoconsum i sense seguir un protocol prescrit. «

Tots els participants en l’estudi van ser fotografiats des de diversos angles per crear un model 3D de les seves cares», explica Neus Martínez-Abadías, professora de la Facultat de Biologia de la Universitat de Barcelona i coautora principal de l’estudi. «Per comparar els trets facials dels participants, es van fer servir 21 marcadors antropomètrics i l’anàlisi de distàncies facials. En el grup de menor edat —entre 0 i 3 anys— vam observar que quan comparàvem infants amb síndrome de Down que no havien rebut tractament amb infants que no pateixen aquesta trisomia, el 57 % per cent de les distàncies de la cara eren significativament diferents. Quan en la comparació consideràvem els infants que sí que havien rebut tractament amb EGCG, aquesta diferència era molt menor, només el 25 %. Així doncs, observem que després de la suplementació amb te verd, la dismorfologia facial disminueix i els nens i nenes amb o sense síndrome de Down s’assemblen més».

«Ara bé, no vam identificar un efecte similar en el grup d’adolescents», continua Neus Martínez-Abadías. «Fins i tot quan havien ingerit extractes de te verd, la diferència en els trets facials es mantenia al voltant 50 % si els comparàvem amb el grup control». Aquestes conclusions suggereixen que els suplements de te verd només afecten el desenvolupament facial quan s’administren en les primeres etapes de la vida, moment en què les estructures de la cara i del crani creixen més ràpidament.

«Tot i els beneficis potencials que hem observat, les conclusions del treball són preliminars i cal considerar-les amb precaució, ja que es basen en un estudi observacional», alerta la professora Vande Velde. «És necessari impulsar noves recerques per avaluar amb més detall els efectes dels suplements d’EGCG, la dosi adequada i el seu potencial terapèutic en general. També caldria considerar els seus possibles efectes en altres òrgans i sistemes, i no centrar-nos únicament en el desenvolupament de la cara. Això requereix primer una investigació més bàsica al laboratori amb ratolins i després estudis clínics amb més participants i amb un protocol de consum controlat d’aquests suplements».

«Les nostres descobertes suggereixen que els efectes de l’EGCG són molt dependents de la dosi», conclou la professora Martínez-Abadías. «Els productes que contenen EGCG estan disponibles comercialment i s’utilitzen regularment per promoure una bona salut. Per això, és important seguir les recomanacions de l’Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (EFSA) sobre les dosis màximes de consum i consultar sempre un metge abans de prendre els suplements», afegeix l’experta.

El treball constata els potencials efectes beneficiosos dels EGCG en dosis baixes en el desenvolupament facial de persones afectades per la síndrome de Down, però també s’ha vist que en dosis molt altes poden produir efectes imprevisibles en els ratolins. Cal impulsar noves recerques en humans per determinar la dosi òptima a cada edat que en maximitzi els beneficis potencials», conclou la investigadora.

El treball s’ha dut a terme amb el cofinançament de les fundacions privades BBVA, Marguerite-Marie Delacroix i la Fundació Jérôme Lejeune; el suport institucional del CRG, centre d’excel·lència Severo Ochoa; la Universitat Central de Florida i la Universitat Catòlica de Lovaina. També s’ha disposat de recursos de finançament públic de l’Associació Americana d’Antropòlegs Físics (AAPA), la Fundació de Recerca Flandes i l’anterior ministeri espanyol d’Economia i Competitivitat.