Bioenergética mitocondrial do coração na obesidade induzida por dieta ocidental em camundongos Swiss

A obesidade, doença resultante do acúmulo excessivo de gordura corporal, é importante fator de risco para diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e doenças cardiovasculares, doenças de alta prevalência em todo o mundo. O processo de transição nutricional decorrente da globalização contribuiu para o crescente número de indivíduos com obesidade, principalmente pela modificação nos hábitos alimentares da população, com ampla inclusão de produtos industrializados ricos em gordura saturada, sal e açúcar, denominada dieta ocidental. Os mecanismos pelos quais a obesidade induzida por dieta leva ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares ainda não estão completamente esclarecidos na literatura, porém sabe-se que a obesidade leva ao comprometimento da função cardíaca e do metabolismo energético, aumentando a morbidade e mortalidade. Em grande parte dos estudos relacionados à obesidade, o metabolismo energético celular comprometido associa-se à disfunção mitocondrial. Neste contexto, torna-se importante avaliar a função mitocondrial na obesidade, visto que as mitocôndrias são organelas com funções-chave no metabolismo energético. No presente estudo, avaliamos inicialmente o efeito obesogênico da dieta ocidental em camundongos Swiss por 16 semanas a partir do desmame. Para tal, analisamos a ingestão alimentar, evolução da massa corporal, Índice de Lee, peso das gorduras epididimal e retroperitoneal, peso e morfologia do fígado, relação entre o peso do fígado/massa corporal, peso do ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal, glicemia de jejum e teste intraperitoneal de tolerância à glicose. Avaliamos também o consumo de oxigênio das fibras cardíacas através da respirometria de alta resolução. Além disso, o conteúdo das proteínas envolvidas no metabolismo energético: Carnitina Palmitoil Transferase 1 (CPT1), proteína desacopladora 2 (UCP2), Transportadores de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), proteína quinase ativada por AMP (AMPK), proteína quinase ativada por AMP fosforilada (pAMPK), receptor de insulina β (IRβ) e substrato do receptor de insulina 1 (IRS-1) foi determinado por western blotting. Nossos resultados confirmaram o caráter obesogênico da dieta ocidental, visto que os camundongos submetidos a esta dieta (GO), apresentaram-se hiperfágicos (P<0,001) e obesos (72,031,82, P<0,001), com aumento progressivo no ganho de massa corporal. Além do aumento significativo dos parâmetros: Índice de Lee (362,902,44, P<0,001), gorduras epididimal e retroperitonial (3,310,15 e 1,610,11, P<0,001), relação entre o peso do fígado/massa corporal (0,060,003, P<0,001) e peso de ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal (0,080,002, P<0,01), hiperglicemia de jejum (192,1014,75, P<0,01), intolerância à glicose (P<0,05, P<0,01) e deposição ectópica de gordura no fígado. A respirometria de alta resolução evidenciou disfunção mitocondrial cardíaca no grupo GO, com reduzida capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos (P<0,001) e aumento do desacoplamento entre a fosforilação oxidativa e a síntese de ATP (P<0,001). Os resultados de western blotting evidenciaram aumento nos conteúdos de CPT1 (1,160,08, P<0,05) e UCP2 (1,080,06, P<0,05) e redução no conteúdo de IRS-1 (0,600,08, P<0,05). Não houve diferença significativa nos conteúdos de GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK e IRβ. Em conclusão, o consumo da dieta ocidental resultou no desenvolvimento de obesidade com disfunção mitocondrial associada a alterações no metabolismo energético.

Obesity, a disease resulting from excessive accumulation of body fat is a risk factor for type 2 diabetes, dyslipidemia and cardiovascular diseases, which are of high prevalence worldwide. Nutritional transition, a process associated with globalization, has contributed to growing obesity, mainly by changing eating habits of the population, with broad inclusion of industrial products high in saturated fat, salt and sugar, the called Western diet. The mechanisms by which diet-induced obesity leads to cardiovascular disease are not completely understood, but it is known that obesity leads to impairment of cardiac function and energy metabolism, increasing morbidity and mortality. In most obesity studies, the related cellular energy metabolism is compromised associated with mitochondrial dysfunction. In this context, it becomes important to asses mitochondrial function in obesity, since mitochondria are organelles with key roles in energy metabolism. In the present study, we evaluated the effect of the Western diet in Swiss mice for 16 weeks from weaning. We analyzed the food intake, changes in body weight, Lee index, weight of epididymal and retroperitoneal fat, weight and morphology of the liver, the ratio of liver weight /body weight, weight of the left ventricle (LV)/body weight , fasting plasma glucose and intraperitoneal glucose tolerance test. We also evaluated the oxygen consumption of cardiac fibers by high-resolution respirometry. Furthermore, proteins content involved in energy metabolism: carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT1), uncoupling protein 2 (UCP2), glucose transporters 1 and 4 (GLUT1 and GLUT4), AMP-activated protein kinase (AMPK), AMP-activated protein kinase phosphorylated (pAMPK), insulin receptor β (IRβ) and insulin receptor substrate 1 (IRS-1) was determined by western blotting. Our results confirmed the obesogenic role of the Western diet. Thus, mice subjected to Western diet (WG), presented hyperphagia (P<0.001) and obesity (72.031.82, P<0.001), with a progressive increase in body mass gain. Also, the WG group compared to control had statistically significant increase of the all parameters studied: Lee index (362.902.44, P<0.001), epididymal and retroperitoneal fat (3.310.15 and 1.610.11, P<0.001), ratio of liver weight/body weight (0.060.003, P<0.001) and weight of the left ventricle (LV)/body weight (0.080.002, P<0.01), fasting hyperglycemia (192.1014.75, P<0.01), glucose intolerance (P<0.05, P<0.01) and ectopic fat deposition in liver. High-resolution respirometry showed cardiac mitochondrial dysfunction in the WG group, with reduced capacity of oxidation of carbohydrates and fatty acids and increased uncoupling between oxidative phosphorylation and ATP synthesis. Western blotting results revealed an increase in CPT1 (1.160.08, P<0.05) and UCP2 (1.080.06, P<0.05) content and reduction in IRS-1 content (0.600.08, P<0.05). There was no statistically significant difference in the GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK and IRβ content. In conclusion, the Western diet consumption resulted in the development of obesity with mitochondrial dysfunction associated to alterations in energy metabolism.