Effect of hyperoxia on the intestinal IgA secretory component in neonatal rats and on intestinal epithelial cells in vitro

Oxygen therapy is essential for the treatment of some neonatal critical care conditions but its extrapulmonary effects have not been adequately investigated. We therefore studied the effects of various oxygen concentrations on intestinal epithelial cell function. In order to assess the effects of hyperoxia on the intestinal immunological barrier, we studied two physiological changes in neonatal rats exposed to hyperoxia: the change in intestinal IgA secretory component (SC, an important component of SIgA) and changes in intestinal epithelial cells. Immunohistochemistry and Western blot were used to detect changes in the intestinal tissue SC of neonatal rats. To detect intestinal epithelial cell growth, cells were counted, and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and Giemsa staining were used to assess cell survival. Immunohistochemistry was used to determine SC expression. The expression of intestinal SC in neonatal rats under hyperoxic conditions was notably increased compared with rats inhaling room air (P < 0.01). In vitro, 40% O2 was beneficial for cell growth. However, 60% O2 and 90% O2 induced rapid cell death. Also, 40% O2 induced expression of SC by intestinal epithelial cells, whereas 60% O2did not; however, 90% O2 limited the ability of intestinal epithelial cells to express SC. In vivo and in vitro, moderate hyperoxia brought about increases in intestinal SC. This would be expected to bring about an increase in intestinal SIgA. High levels of SC and SIgA would serve to benefit hyperoxia-exposed individuals by helping to maintain optimal conditions in the intestinal tract.

Analysis of acylcarnitine profiles in umbilical cord blood and during the early neonatal period by electrospray ionization tandem mass spectrometry

Acylcarnitine profiling by electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) is a potent tool for the diagnosis and screening of fatty acid oxidation and organic acid disorders. Few studies have analyzed free carnitine and acylcarnitines in dried blood spots (DBS) of umbilical cord blood (CB) and the postnatal changes in the concentrations of these analytes. We have investigated these metabolites in healthy exclusively breastfed neonates and examined possible effects of birth weight and gestational age. DBS of CB were collected from 162 adequate for gestational age neonates. Paired DBS of heel-prick blood were collected 4-8 days after birth from 106 of these neonates, the majority exclusively breastfed. Methanol extracts of DBS with deuterium-labeled internal standards were derivatized before analysis by ESI-MS/MS. Most of the analytes were measured using a full-scan method. The levels of the major long-chain acylcarnitines, palmitoylcarnitine, stearoylcarnitine, and oleoylcarnitine, increased by 27, 12, and 109%, respectively, in the first week of life. Free carnitine and acetylcarnitine had a modest increase: 8 and 11%, respectively. Propionylcarnitine presented a different behavior, decreasing 9% during the period. The correlations between birth weight or gestational age and the concentrations of the analytes in DBS were weak (r £ 0.20) or nonsignificant. Adaptation to breast milk as the sole source of nutrients can explain the increase of these metabolites along the early neonatal period. Acylcarnitine profiling in CB should have a role in the early detection of metabolic disorders in high-risk neonates.

Decreased levels of pNR1 S897 protein in the cortex of neonatal Sprague Dawley rats with hypoxic-ischemic or NMDA-induced brain damage

Our objective was to investigate the protein level of phosphorylated N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor-1 at serine 897 (pNR1 S897) in both NMDA-induced brain damage and hypoxic-ischemic brain damage (HIBD), and to obtain further evidence that HIBD in the cortex is related to NMDA toxicity due to a change of the pNR1 S897 protein level. At postnatal day 7, male and female Sprague Dawley rats (13.12 ± 0.34 g) were randomly divided into normal control, phosphate-buffered saline (PBS) cerebral microinjection, HIBD, and NMDA cerebral microinjection groups. Immunofluorescence and Western blot (N = 10 rats per group) were used to examine the protein level of pNR1 S897. Immunofluorescence showed that control and PBS groups exhibited significant neuronal cytoplasmic staining for pNR1 S897 in the cortex. Both HIBD and NMDA-induced brain damage markedly decreased pNR1 S897 staining in the ipsilateral cortex, but not in the contralateral cortex. Western blot analysis showed that at 2 and 24 h after HIBD, the protein level of pNR1 S897 was not affected in the contralateral cortex (P > 0.05), whereas it was reduced in the ipsilateral cortex (P < 0.05). At 2 h after NMDA injection, the protein level of pNR1 S897 in the contralateral cortex was also not affected (P > 0.05). The levels in the ipsilateral cortex were decreased, but the change was not significant (P > 0.05). The similar reduction in the protein level of pNR1 S897 following both HIBD and NMDA-induced brain damage suggests that HIBD is to some extent related to NMDA toxicity possibly through NR1 phosphorylation of serine 897.

Neonatal hyper- and hypothyroidism alter the myoglobin gene expression program in adulthood

Myoglobin acts as an oxygen store and a reactive oxygen species acceptor in muscles. We examined myoglobin mRNA in rat cardiac ventricle and skeletal muscles during the first 42 days of life and the impact of transient neonatal hypo- and hyperthyroidism on the myoglobin gene expression pattern. Cardiac ventricle and skeletal muscles of Wistar rats at 7-42 days of life were quickly removed, and myoglobin mRNA was determined by Northern blot analysis. Rats were treated with propylthiouracil (5-10 mg/100 g) and triiodothyronine (0.5-50 µg/100 g) for 5, 15, or 30 days after birth to induce hypo- and hyperthyroidism and euthanized either just after treatment or at 90 days. During postnatal (P) days 7-28, the ventricle myoglobin mRNA remained unchanged, but it gradually increased in skeletal muscle (12-fold). Triiodothyronine treatment, from days P0-P5, increased the skeletal muscle myoglobin mRNA 1.5- to 4.5-fold; a 2.5-fold increase was observed in ventricle muscle, but only when triiodothyronine treatment was extended to day P15. Conversely, hypothyroidism at P5 markedly decreased (60%) ventricular myoglobin mRNA. Moreover, transient hyperthyroidism in the neonatal period increased ventricle myoglobin mRNA (2-fold), and decreased heart rate (5%), fast muscle myoglobin mRNA (30%) and body weight (20%) in adulthood. Transient hypothyroidism in the neonatal period also permanently decreased fast muscle myoglobin mRNA (30%) and body weight (14%). These results indicated that changes in triiodothyronine supply in the neonatal period alter the myoglobin expression program in ventricle and skeletal muscle, leading to specific physiological repercussions and alterations in other parameters in adulthood.

Early neonatal echocardiographic findings in an experimental rabbit model of congenital diaphragmatic hernia

This study aimed to demonstrate that congenital diaphragmatic hernia (CDH) results in vascular abnormalities that are directly associated with the severity of pulmonary hypoplasia and hypertension. These events increase right ventricle (RV) afterload and may adversely affect disease management and patient survival. Our objective was to investigate cardiac function, specifically right ventricular changes, immediately after birth and relate them to myocardial histological findings in a CDH model. Pregnant New Zealand rabbits underwent the surgical procedure at 25 days of gestation (n=14). CDH was created in one fetus per horn (n=16), and the other fetuses were used as controls (n=20). At term (30 days), fetuses were removed, immediately dried and weighed before undergoing four-parameter echocardiography. The lungs and the heart were removed, weighed, and histologically analyzed. CDH animals had smaller total lung weight (P<0.005), left lung weight (P<0.005), and lung-to-body ratio (P<0.005). Echocardiography revealed a smaller left-to-right ventricle ratio (LV/RV, P<0.005) and larger diastolic right ventricle size (DRVS, P<0.007). Histologic analysis revealed a larger number of myocytes undergoing mitotic division (186 vs 132, P<0.05) in CDH hearts. Immediate RV dilation of CDH hearts is related to myocyte mitosis increase. This information may aid the design of future strategies to address pulmonary hypertension in CDH.

Comparative pathogenicity of Coxsackievirus A16 circulating and noncirculating strains in vitro and in a neonatal mouse model

An enterovirus 71 (EV71) vaccine for the prevention of hand, foot, and mouth disease (HMFD) is available, but it is not known whether the EV71 vaccine cross-protects against Coxsackievirus (CV) infection. Furthermore, although an inactivated circulating CVA16 Changchun 024 (CC024) strain vaccine candidate is effective in newborn mice, the CC024 strain causes severe lesions in muscle and lung tissues. Therefore, an effective CV vaccine with improved pathogenic safety is needed. The aim of this study was to evaluate the in vivo safety and in vitro replication capability of a noncirculating CVA16 SHZH05 strain. The replication capacity of circulating CVA16 strains CC024, CC045, CC090 and CC163 and the noncirculating SHZH05 strain was evaluated by cytopathic effect in different cell lines. The replication capacity and pathogenicity of the CC024 and SHZH05 strains were also evaluated in a neonatal mouse model. Histopathological and viral load analyses demonstrated that the SHZH05 strain had an in vitro replication capacity comparable to the four CC strains. The CC024, but not the SHZH05 strain, became distributed in a variety of tissues and caused severe lesions and mortality in neonatal mice. The differences in replication capacity and in vivo pathogenicity of the CC024 and SHZH05 strains may result from differences in the nucleotide and amino acid sequences of viral functional polyproteins P1, P2 and P3. Our findings suggest that the noncirculating SHZH05 strain may be a safer CV vaccine candidate than the CC024 strain.

Effect of hyperbaric oxygenation on mitochondrial function of neuronal cells in the cortex of neonatal rats after hypoxic-ischemic brain damage

The timing and mechanisms of protection by hyperbaric oxygenation (HBO) in hypoxic-ischemic brain damage (HIBD) have only been partially elucidated. We monitored the effect of HBO on the mitochondrial function of neuronal cells in the cerebral cortex of neonatal rats after HIBD. Neonatal Sprague-Dawley rats (total of 360 of both genders) were randomly divided into normal control, HIBD, and HIBD+HBO groups. The HBO treatment began immediately after hypoxia-ischemia (HI) and continued once a day for 7 consecutive days. Animals were euthanized 0, 2, 4, 6, and 12 h post-HI to monitor the changes in mitochondrial membrane potential (ΔΨm) occurring soon after a single dose of HBO treatment, as well as 2, 3, 4, 5, 6, and 7 days post-HI to study ΔΨm changes after a series of HBO treatments. Fluctuations in ΔΨm were observed in the ipsilateral cortex in both HIBD and HIBD+HBO groups. Within 2 to 12 h after HI insult, the ΔΨm of the HIBD and HIBD+HBO groups recovered to some extent. A secondary drop in ΔΨm was observed in both groups during the 1-4 days post-HI period, but was more severe in the HIBD+HBO group. There was a secondary recovery of ΔΨm observed in the HIBD+HBO group, but not in the HIBD group, during the 5-7 days period after HI insult. HBO therapy may not lead to improvement of neural cell mitochondrial function in the cerebral cortex in the early stage post-HI, but may improve it in the sub-acute stage post-HI.

Efeito da pectina e da celulose nos níveis séricos de colesterol e triglicerídeos em ratos hiperlipidêmicos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da pectina, de alta (HMP) e de baixa (LMP) metoxilação, e da celulose sobre os níveis séricos de colesterol e triglicerídeos em ratos hiperlipidêmicos. O experimento, com duração de 30 dias, foi realizado com ratos (Rattus norvegicus var. albinos, linhagem Wistar) machos e adultos, com peso médio de 220 a 250g que foram divididos em 13 grupos de seis animais. Um grupo recebeu uma dieta padrão (testemunha) e os demais, dietas com níveis diferenciados de pectina e celulose (5; 10; 15 e 20%). Houve redução no ganho de peso dos animais com o aumento dos níveis de fibra. As dietas com celulose foram as que produziram o menor efeito e as com HMP proporcionaram os resultados mais significativos. As dietas com 10 e 15% de HMP apresentaram maior capacidade de reduzir os níveis séricos de colesterol, triglicerídeos e uréia.

Efeito hipoglicêmico de rações à base de berinjela (Solanum melongena,L.) em ratos

Os objetivos do presente trabalho foram verificar se dietas ricas em berinjela apresentam efeito hipoglicêmico, se contribuem para o retardamento de absorção da glicose pós-prandial e se a fração fibra solúvel está correlacionada com estes efeitos. Os experimentos foram realizados com ratos Wistar machos adultos, normais e diabéticos, que receberam rações à base de caseína, berinjela com casca e sem casca, e de casca de berinjela por um período de 42 dias. A glicose sangüínea foi determinada no início do experimento e aos 13, 21, 34 e 42 dias. Os testes orais de tolerância à glicose (TOTG) foram realizados no final do experimento. Os resultados mostraram que as rações à base de farinha de berinjela com casca e de casca de berinjela apresentaram redução nos níveis de glicose. Este efeito não foi significativo para a ração à base de farinha de berinjela sem casca. Os animais do grupo diabético que receberam ração à base de berinjela com casca apresentaram menor área sob a curva de glicose, do que os dos grupos controle (ração à base de caseína e de berinjela com casca) e do que o do grupo diabético que recebeu a ração de caseína. Este efeito não foi observado nos animais que receberam ração à base de berinjela sem casca e casca de berinjela. Estes resultados indicam a presença de um composto responsável pelo efeito hipoglicêmico na casca de berinjela e que a pectina solúvel da ração não foi suficiente para promover tal efeito, mas que a administração contínua de pectina solúvel contribuiu para a melhora da TOTG.

Influência da ingestão de biomassas de spirulina (Arthrospira sp.) sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos

Neste trabalho verificou-se a influência do consumo de biomassas provenientes de três diferentes origens sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos Wistar, machos e adultos. Grupos que consumiram 5% ou 10% (p/p) da biomassa foram comparados com um controle. A biomassa I não promoveu diferença significativa no consumo de ração ou peso corporal dos três grupos. A biomassa II não causou diferença significativa no peso corporal, mas sim no consumo de ração. A biomassa III não causou diferença significativa no consumo de ração, nem no peso corporal, mas houve tendência de maior ganho de peso para o grupo que consumiu a ração contendo 10% de spirulina. Os resultados obtidos indicam que diferentes biomassas podem apresentar diferentes propriedades, mas não confirmam a alegação de que a spirulina pode levar a diminuição de peso ou de consumo de alimento.

Comparação entre o efeito do resíduo do abacaxizeiro (caules e folhas) e da pectina cítrica de alta metoxilação no nível de colesterol sangüíneo em ratos

O presente trabalho visou a investigar o efeito da ingestão do resíduo do abacaxizeiro no nível do colesterol total, HDL-colesterol e LDL-colesterol em ratos em comparação com a pectina cítrica, e verificar o comportamento dos animais em relação ao consumo alimentar e ao ganho de peso nos períodos de 15, 30 e 45 dias. As dietas do resíduo proporcionaram um maior consumo alimentar quando comparadas às dietas de pectina. O maior ganho de peso foi observado nas dietas: controle e com 10% de resíduo aos 15 e 30 dias, e aos 45 dias somente a dieta controle. O resíduo proporcionou um ganho de peso intermediário e a pectina, o menor ganho de peso. Os tratamentos com a pectina foram mais efetivos na redução do colesterol total; no entanto, aos 15 dias, as dietas com 10% e 15% de resíduo, aos 30 dias a dieta com 10% de resíduo, e todas as dietas contendo resíduo aos 45 dias. A concentração plasmática do HDL-colesterol foi aumentada em quase todas as dietas, com exceção da dieta com 25% de pectina, que reduziu este nível aos 15 dias, e aos 30 dias o manteve igual ao da dieta- controle; e as dietas do resíduo que proporcionaram redução e manutenção do teor do HDL-colesterol aos 45 dias quando comparada a dieta controle. O LDL-colesterol foi reduzido em todos os tratamentos, principalmente para as dietas contendo pectina.

Efeito de probiótico na modulação dos níveis de colesterol sérico e no peso do fígado de ratos alimentados com dieta rica em colesterol e ácido cólico

Alimentos contendo probióticos são conhecidos como funcionais e têm sido recomendados para indivíduos com hipercolesterolemia. Com o objetivo de avaliar seu efeito na modulação dos níveis de colesterol sérico, foi conduzido um estudo de 28 dias, utilizando-se 90 ratos machos Wistar, distribuídos entre os tratamentos: Padrão, com 30 animais e Controle, LDR (Leite Desnatado Reconstituído) e P (Probiótico), com 20 animais cada. O grupo Padrão recebeu a dieta AIN-93G durante todo o período experimental. Os demais grupos receberam a mesma dieta acrescida de 1% de colesterol e 0,1% de ácido cólico. Do 15º ao 28º dia, o grupo LDR recebeu 0,1mL/dia/animal de leite desnatado reconstituído a 10% de sólidos não gordurosos e o grupo P, recebeu 0,1mL/dia/animal de probiótico contendo 10(10) UFC/mL de Lactobacillus acidophilus NCFM. Avaliou-se o colesterol total, LDL-colesterol e HDL-colesterol e o peso do fígado, imediatamente após o término da administração do probiótico, onde os ratos tiveram o fígado retirado e o sangue coletado por punção cardíaca. A adição de colesterol e ácido cólico à dieta não elevou (p>0,05) os níveis de colesterol do grupo Controle, LDR e P em relação ao grupo Padrão, no entanto, promoveu aumento significativo de peso (p<0,05) do fígado e alteração da coloração normal do mesmo (de vermelho vivo para vermelho pálido) devido à deposição de gordura neste órgão. Assim, a dieta rica em colesterol e ácido cólico não promoveu hipercolesterolemia nos animais, mas induziu fígado gorduroso nos mesmos. Em conseqüência, o consumo de L. acidophilus não alterou (p>0,05) os níveis de colesterol sérico dos animais, uma vez que estes níveis se mantiveram normais durante todo o período experimental. Observou-se também que a administração de probiótico não impediu o acúmulo de gordura no fígado dos animais que receberam dieta rica em colesterol e ácido cólico.

Avaliação nutricional de uma dieta suplementada com multimistura: estudo em ratos

Foi realizado estudo utilizando-se 60 ratos machos Wistar, com o objetivo de avaliar a influência de uma multimistura no combate à desnutrição. Todos os ratos foram submetidos a 14 dias de depleção, após este período, 12 ratos foram selecionados para formar o Grupo 0 ou Aprotéico; o restante foi distribuído em 4 grupos: I - dieta controle; II - dieta creche; III - dieta creche mais 1,2g de Multimistura e IV - dieta creche mais 2,4g de multimistura. A multimistura constituía-se por 47,5% de fubá de milho; 47,5% de farelo de trigo; 4% de pó de sementes de melão, gergelim, abóbora e amendoim; 0,5% de pó da folha da mandioca e 0,5% do pó da casca de ovo. A composição centesimal da multimistura reportou elevados teores de carboidratos (74,24%) e proteínas (11,75%). A multimistura apresentou em sua composição mineral 8,07% de ferro; 357,45mg% de cálcio; 235,10mg% de magnésio; 677,65% de potássio; 570,21mg% de fósforo e 7,02mg% de sódio. No ensaio biológico, observou-se que o Grupo I - controle - obteve um ganho de peso corporal de 42% mais elevado que os Grupos II e III e 37% a mais que o Grupo IV. As ingestões alimentar e protéica foram superiores no Grupo I. Observou-se que o acréscimo de multimistura não influenciou na recuperação ponderal dos ratos.

Produção de concentrados de frutose por inulinases de Penicillium janczewskii e atividade sobre o nível de glicose plasmática em ratos diabéticos

A frutose é utilizada atualmente como adoçante para diabéticos, sendo produzida comercialmente por hidrólise do amido, sob um processo de alto custo que envolve três etapas enzimáticas usando alfa-amilase, amiloglicosidase e glicose isomerase. Uma alternativa para a produção de concentrados de frutose é a hidrólise enzimática da inulina, polímero de frutose encontrado em Asteráceas, incluindo espécies nativas do cerrado. Nesse caso, através de uma única etapa enzimática obtêm-se concentrados com até 95% de frutose. Embora baixos níveis desse açúcar possam ser metabolizados na ausência de insulina, seu efeito sobre a redução do nível de glicose plasmática ainda não está completamente esclarecido. No presente trabalho foi avaliada a ação da frutose produzida por hidrólise da inulina de Vernonia herbacea (Asteraceae) por inulinases de Penicillium janczewskii no nível de glicose plasmática de ratos diabéticos. Dentre os animais diabéticos tratados não foi verificada mortalidade, havendo redução de 46% em média (p<1% no teste de Tukey) dos níveis de glicose plasmática quando comparados aos controles. A considerável produção de inulina em V. herbacea, a alta atividade inulinásica de P. janczewskii e a ausência de mortalidade dos animais tratados demonstram que a frutose obtida por essa via pode ser uma alternativa viável para a produção comercial desse açúcar.

Translocação de Lactobacillus acidophilus em ratos alimentados com dieta rica em colesterol e ácido cólico suplementada com probiótico

Lactobacillus acidophilus é um microrganismo bastante estudado e componente comum de probióticos. No entanto, ainda há pouca informação sobre a translocação deste microrganismo para órgãos do corpo. O presente trabalho visou investigar a taxa de translocação de Lactobacillus acidophilus em ratos que receberam uma dieta rica em colesterol, suplementada com um concentrado de células de L. acidophilus NCFM, visto que, o consumo deste, tem sido indicado como adjunto dietético para indivíduos hipercolesterolêmicos. Foram utilizados 130 ratos machos Wistar, com peso médio inicial de 250±32g, distribuídos em 4 grupos experimentais, sendo: Padrão, com 40 animais e Controle, LDR (Leite Desnatado Reconstituído) e P (Probiótico) com 30 animais cada. O grupo Padrão recebeu a dieta AIN-93G durante todo o período experimental (42dias). Os demais grupos receberam a mesma dieta acrescida de 1% de colesterol e 0,1% de ácido cólico. Durante 14 dias (do 1º ao 14º dia), o grupo LDR recebeu 0,1mL/dia/animal de leite desnatado reconstituído a 10% de sólidos não gordurosos e o grupo P, recebeu 0,1mL/dia/animal de probiótico contendo 10(10) UFC/mL de Lactobacillus acidophilus NCFM. A taxa de translocação foi monitorada no 14º, 28º e 42º dias de experimentação (tempo 0, 14 e 28 dias após o término do consumo do probiótico, respectivamente) no baço, coração, fígado e rins. Nos órgãos dos animais dos grupos Padrão, Controle e LDR não foi observado crescimento de microrganismos nos tempos avaliados. Verificou-se translocação para o baço, coração, fígado e rins dos animais do grupo que recebeu probiótico (grupo P). O número de células de Lactobacillus encontrado nos órgãos foram, em UFC/órgão: baço (8,6 x 10²); fígado (4,8 x 10²); coração (4,7 x 10²) e rins (1,3 x 10²). Constatou-se diferença significativa (p<0,05) na contagem de células encontradas no baço, em comparação aos demais órgãos analisados. Entre o fígado e o coração, não foi observada diferença significativa (p>0,05), mas ambos diferiram estatisticamente dos rins (p<0,05). Observou-se uma eliminação constante das células translocadas após o término do consumo do probiótico, de acordo com os diferentes órgãos. O baço apresentou o maior número de células translocadas (860 UFC/órgão), no entanto, foi o órgão que as eliminou mais rapidamente. Ao final do período analisado, 69,8% das células presentes no baço, haviam sido eliminadas.