Relógios biológicos e padrões de alimentação em camundongos normais e com sobrepeso

A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1.

Efeitos da suplementação dietética com cálcio sobre a plasticidade ontogenética decorrente do desmame precoce ou da exposição materna a nicotina na lactação

O cálcio tem se mostrado útil na regulação do metabolismo energético, favorecendo a perda de peso. Visto que tanto o desmame precoce como a exposição materna à nicotina na lactação são fatores condicionantes para o desenvolvimento de obesidade, hiperleptinemia e resistência à insulina, além de outras alterações endócrinas na idade adulta, decidimos avaliar os possíveis efeitos da suplementação dietética com cálcio sobre as disfunções apresentadas pelos seguintes modelos experimentais: 1) Desmame precoce (DP): ratas lactantes foram envolvidas com atadura para interromper o acesso da prole ao leite nos 3 últimos dias da lactação. As proles das ratas controles tiveram livre acesso ao leite materno durante todo o período da lactação (21 dias). 2) Exposição materna à nicotina (N): Dois dias após o nascimento, ratas lactantes receberam implantes de minibombas osmóticas contendo solução de nicotina (6 mg/kg/dia, 14 dias) ou salina (C), nas mesmas condições. Aos 120 dias de idade, as proles de ambos os modelos de obesidade experimental receberam dieta padrão ou dieta suplementada com cálcio (10g de carbonato de cálcio/kg de ração). O sacrifício ocorreu aos 180 dias de idade. Os dados foram considerados significativos quando p<0,05. Corroborando dados anteriores do nosso grupo, as proles de ambos os modelos de programação (N e DP) apresentaram maior gordura corporal total e visceral, hiperleptinemia, resistência hipotalâmica a leptina e distúrbios na homeostase glicêmica. Além disto, verificamos que as proles N e DP também exibiram aumento dos níveis séricos de 25-hidroxivitamina D3. Todos essas alterações endócrino-metabólicas foram corrigidas pelo tratamento com suplementação com cálcio. Além disso, a prole DP aos 180 dias mostrou hiperfagia e hipertrigliceridemia, que também foram normalizados pela suplementação dietética com cálcio. A prole N apresentou hipotireoidismo, maior conteúdo de catecolaminas e maior expressão de tirosina hidroxilase (TH). A terapia com cálcio reverteu a disfunção adrenal, embora não tenha sido eficaz para normalizar a hipofunção tireoideana. Assim, a suplementação dietética com cálcio normalizou a maioria dos parâmetros da síndrome metabólica observadas nos dois modelos de plasticidade ontogenética. É possível que a redução da adiposidade central induzida pela terapia com cálcio, por si, tenha sido o principal mecanismo que resultou na melhora dos parâmetros estudados. Uma vez que a suplentação de cálcio reverteu as concentrações séricas de 25-hidroxivitamina D3 dos animais obesos, é possível que o efeito anti-obesidade do cálcio também ocorra via ação do calcitriol sobre o adipócito.

Efeito da superalimentação neonatal sobre a função adrenal e o desenvolvimento da microesteatose hepática em ratos adultos

O estado nutricional e hormonal em fases iniciais de desenvolvimento (gestação e lactação) está relacionado a alterações epigenéticas, que podem levar ao desenvolvimento de doenças. A obesidade infantil está relacionada com a ocorrência da obesidade na idade adulta, resistência à insulina e maior risco cardiometabólico. Em estudos experimentais, a superalimentação neonatal causa obesidade e aumenta o risco de doenças cardiovasculares. Estes animais apresentam obesidade visceral, hiperfagia, hiperleptinemia e hipertensão na idade adulta. Previamente, demonstramos que a hiperleptinemia neonatal causa hiperfunção da medula adrenal e microesteatose na idade adulta. No presente estudo avaliamos a função adrenal de ratos adultos obesos no modelo de superalimentação neonatal por redução do tamanho da ninhada e a sensibilidade as catecolaminas no tecido adiposo visceral (TAV) e no fígado. Ao nascimento todas as ninhadas tiveram seu número de filhotes ajustados para 10. Para induzir a superalimentação neonatal, o tamanho da ninhada foi reduzido de dez para três filhotes machos no terceiro dia de lactação até o desmame (SA), enquanto que o grupo controle permaneceu com 10 filhotes durante toda a lactação. Após o desmame, os ratos tiveram livre acesso à dieta padrão e água até 180 dias (1 animal de cada ninhada, n = 7). O TAV e as glândulas adrenais foram pesadas. As contrações hormonais séricas, o conteúdo hepático de glicogênio e triglicerídeos foram avaliados por kits comerciais. O conteúdo e a secreção de catecolaminas adrenais foram avaliados utilizando o método do trihidroxindol. O conteúdo dos hormônios eixo hipotálamo-hipófise-córtex adrenal, das enzimas da via de síntese das catecolaminas na glândula adrenal, ADRB2 no fígado e ADRB3 no TAV foram determinados por Western blotting ou imunohistoquímica. As diferenças foram consideradas significativas quando p <0,05. Aos 180 dias de vida, o grupo SA apresentou maior massa corporal (+15%), maior consumo alimentar (+15%) e maior adiposidade visceral (+79%). Os hormônios do eixo hipotálamo-hipófise-córtex-adrenal não foram alterados. O grupo SA apresentou maior expressão de tirosina hidroxilase e de DOPA descarboxilase (+31% e 90%, respectivamente); conteúdo de catecolaminas adrenais (absoluta: 35% e relativa: 40%), e secreção de catecolaminas, tanto basal quanto estimulada por cafeína (+35% e 43%, respectivamente). O conteúdo ADRB3 no TAV não foi alterado nos grupo SA, entretanto o ADRB2 no fígado apresentou-se menor (-45%). O grupo SA apresentou maior conteúdo de glicogênio e triglicerídeos no fígado (+79% e +49%, respectivamente), além de microesteatose. A superalimentação neonatal resulta em hiperativação adrenomedular e aparentemente está associada a preservação da sensibilidade às catecolaminas no VAT. Adicionalmente sugerimos que o maior conteúdo de glicogênio e triglicerídeos hepático seja devido a menor sensibilidade as catecolaminas. Tal perfil pode contribuir para a disfunção metabólica hepática e hipertensão arterial que são características deste modelo de obesidade programada.

Agonista PAN-PPAR (receptores ativadores de proliferação peroxissomal) e alterações hepáticas na prole adulta de camundongos de mães obesas

O objetivo do presente estudo foi avaliar se o Bezafibrato, um agonista PAN-PPAR, é capaz de aliviar a doença não alcoólica do fígado gorduroso (NAFLD) na prole de machos de mães C57BL/6 obesas. Fêmeas virgens foram alimentadas com uma dieta HL (hiperlipídica, 49% de lipídios) ou uma dieta C (controle, 10% de lipídios) por oito semanas antes do acasalamento e durante os períodos de gestação e lactação. A prole de machos foi subdividida em quatro grupos: C (dieta controle para as mães e filhotes); C/BZ (dieta controle para as mães e filhotes com tratamento com Bezafibrato[100mg/Kg]); HL (dieta HL para as mães e dieta controle para os filhotes); e HL/BZ (dieta HL para as mães e dieta controle para os filhotes com tratamento com Bezafibrato [100mg/Kg]). O tratamento com Bezafibrato começou na 12 semana e se manteve por três semanas. Análise do metabolismo, bioquímica, estereológica e por western-blotting foram realizadas. A dieta HL causou um fenótipo de sobrepeso nas mães e acarretou em uma intolerância oral à glicose com aumento da glicemia de jejum. A prole HL apresentou hiperfagia, ganho de massa corporal, altos níveis de triglicerídeo hepático e plasmático, esteatose hepática e aumento da expressão de proteínas lipogênicas concomitante com diminuição do receptor ativador de proliferação peroxissomal alfa (PPARα), que é responsável pela β-oxidação e aumento do receptor ativador de proliferação peroxissomal gama (PPARγ) e do elemento regulador de esterol ligante da proteína 1 (SREBP-1c) proteínas envolvidas na lipogênese hepática. Por outro lado, o tratamento com o Bezafibrato reverteu o quadro da programação metabólica no fígado, com uma melhora dos parâmetros morfológicos, bioquímicos e moleculares do fígado dos animais, com um aumento da ativação de PPARα em associação a uma diminuição do PPARγ e não alterando a expressão de SREBP-1c. Em conclusão, nós demonstramos que o tratamento com Bezafibrato melhora a NAFLD causada pela obesidade materna.

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.

Perfil dos peptídeos gastrointestinais na obesidade programada pelo desmame precoce e após a terapia anti-obesidade com cálcio

O desmame precoce (DP) leva ao desenvolvimento tardio de obesidade e de resistência insulínica (RI), sendo essas alterações prevenidas quando os animais são suplementados com cálcio. Sabe-se que os peptídeos gastrointestinais (GI) atuam na regulação do apetite e em diversos outros processos, podendo ter um papel relevante no desenvolvimento da obesidade e RI. Uma vez que os animais programados pelo DP são obesos e hiperfágicos, investigamos o perfil plasmático e tecidual de GLP-1, CCK e PYY (anorexígenos) de grelina (orexígena) e de seus receptores, assim como o efeito da dieta rica em cálcio sobre estes peptídeos a fim de identificar algum distúrbio no controle do apetite. Ao nascimento das proles, ratas lactantes Wistar foram separadas em: grupo DP (desmame precoce, n=20), filhotes cujas mães tiveram as mamas enfaixadas, impedindo o acesso da prole ao leite nos últimos 3 dias de lactação; e grupo C (controle, n=10), filhotes com livre acesso ao leite materno. Aos 120 dias, as proles DP foram subdivididas em: grupo DP, alimentado com ração comercial padrão, e grupo DPCa, alimentado com ração suplementada com cálcio (10g de carbonato de cálcio/Kg de ração). Os animais foram sacrificados aos 21 e 180 dias de vida. Quantificamos: GLP-1, CCK, PYY, grelina e citocinas (IL-6, TNF-α e IL-10) plasmáticas por ELISA; o conteúdo de grelina no estômago por ELISA e imunohistoquímica; o conteúdo de GLP-1 (intestino), GLP1-R (intestino, TA e ARC) e GHSR-1a (estômago e ARC) por Western blotting. Dados significativos quando p<0,05. Aos 21 dias, a prole DP apresentou aumento de GLP-1 no plasma (+168%) e GLP1-R no tecido adiposo (+72%), embora menor conteúdo de GLP-1 (-59%) e GLP1-R (-58%) no intestino. Não observamos alterações plasmáticas de grelina, CCK e PPY e no conteúdo de GHSR-1a no estômago aos 21 dias. Aos 180 dias, não verificamos diferença em nenhum dos peptídeos GI no plasma na prole DP. Porém, observamos menor conteúdo intestinal de GLP-1 tanto no grupo DP (-33%) quanto no DPCa (-32%), e uma tendência da grelina (+20%) e do GHSR-1a (+31%) a estarem elevados no estômago do grupo DP. Além de menor conteúdo de GLP1-R no tecido adiposo no grupo DP (-59%) e maior conteúdo de GLP1-R no intestino da prole DPCa (+62%). Não encontramos diferença entre os grupos na expressão de GLP1-R e GHSR-1a no ARC. O grupo DP apresentou ainda um perfil pró-inflamatório caracterizado por maior TNF-α e menor IL-10 no plasma. O DP alterou o perfil dos peptídeos GI a curto e longo prazos, o que pode ter colaborado para o desenvolvimento da obesidade, hiperfagia e RI neste modelo, uma vez que o GLP-1, único peptídeo alterado no período de imprinting, possui um possível papel adipogênico. A suplementação com cálcio foi capaz de reverter todas as alterações produzidas pelo DP. Evidenciamos, então, a importância do aleitamento materno na formação do comportamento alimentar e do balanço metabólico, bem como o papel da suplementação com cálcio no tratamento da obesidade e seus distúrbios associados, inclusive nas alterações do apetite.

Avaliação do estresse oxidativo em modelos de plasticidade ontogenética: papel do resveratrol

A obesidade, cuja origem é multifatorial e a prevalência é crescente em diferentes regiões no mundo, está geralmente associada à produção desregulada de adipocinas, ao aumento do estresse oxidativo e à ocorrência de distúrbios metabólicos como dislipidemia, intolerância à glicose e hipertensão. A Programação Metabólica ou Plasticidade Ontogenética tem sido proposta como um importante fator na etiologia da obesidade. Este fenômeno sugere que alterações nutricionais, hormonais e ambientais durante períodos críticos do desenvolvimento, tais como gestação e lactação, podem alterar a fisiologia e o metabolismo de um organismo provocando o desenvolvimento de distúrbios metabólicos na vida adulta. Neste trabalho foram estudados dois modelos de plasticidade ontogenética que programam ratos Wistar para obesidade na vida adulta: a supernutrição na lactação e o desmame precoce. A supernutrição na lactação provocada pela redução da ninhada causou obesidade, hiperfagia, aumento do estresse oxidativo, resistência hepática à ação da insulina e esteatose nas proles na idade adulta. A desnutrição, provocada pelo desmame precoce, também se associou na idade adulta com obesidade visceral, aumento do estresse oxidativo e esteatose, assim como dislipidemia, resistência à insulina, hipertensão arterial e resistência central à leptina. No modelo de programação pelo desmame precoce, os animais adultos foram tratados com resveratrol (30mg/kg/MC), um polifenol encontrado nas uvas e conhecido por seus efeitos antioxidante e hipoglicemiante, por 30 dias. Os animais programados pelo desmame precoce que receberam resveratrol tiveram massa corporal, gordura visceral e morfologia hepática semelhantes aos animais controles. Ainda, o resveratrol normalizou a pressão arterial, a dislipidemia, a glicemia e as concentrações de adiponectina e leptina. A normalização da leptinemia esteve associada à correção da resistência central à leptina nestes animais, uma vez que o resveratrol normalizou além da ingestão, o conteúdo hipotalâmico de JAK2, pSTAT3 e NPY. Portanto, os animais programados pela supernutrição na lactação ou pelo desmame precoce apresentaram aumento do estresse oxidativo associado à obesidade e alterações metabólicas como esteatose. O tratamento com resveratrol nos animais programados pelo desmame precoce preveniu o aumento de estresse oxidativo, obesidade visceral, resistência à insulina, dislipidemia e esteatose. Além disso, o resveratrol causou normalização da leptinemia nestes animais, assim como da ação deste hormônio no hipotálamo, controlando a hiperfagia característica deste modelo.