Alterações no tecido esplênico de camundongos esquistossomóticos com desnutrição calórica e protéica induzida no período de lactação

Apesar de significativos avanços obtidos no estudo da esquistossomose mansônica, as relações existentes entre esquistossomose e má-nutrição ainda não se acham completamente esclarecidas. Sendo a fase de lactação um período de vida de extrema importância para o indivíduo, alterações metabólicas na gestante podem afetar diretamente o desenvolvimento do feto sugerindo uma programação (imprinting) no metabolismo deste indivíduo em resposta adaptativa aos fatores ambientais encontrados em períodos iniciais de desenvolvimento. Este trabalho teve como objetivo avaliar as características do baço na fase aguda da infecção esquistossomótica de camundongos programados metabolicamente por restrição calórica e restrição protéica. Os baços dos animais eutanasiados na 9 semana de infecção foram submetidos a cortes histológicos (5m) e corados com hematoxilina-eosina. Foi realizada avaliação histopatológica, análise morfométrica e estereologia. A análise estatística foi realizada utilizando-se o programa Graph Pad Instat. Foi observada desorganização estrutural da polpa branca e da polpa vermelha nos grupos programados, independente da presença de infecção. Animais infectados apresentaram hiperplasia e hipertrofia da polpa branca e maior quantidade de pigmentos dispersos no tecido esplênico, bem como a presença de eosinófilos no interior de estruturas vasculares. A polpa branca dos grupos infectados tanto de restrição calórica quanto de restrição protéica apresentaram medidas morfométricas maiores quando comparados aos grupos não infectados. Os resultados estereológicos mostraram que o grupo de restrição calórica infectado apresentou menor densidade de volume de polpa vermelha, enquanto não houve diferenças significativas na densidade de volume de polpa branca. Megacariócitos foram vistos em maior quantidade nos grupos infectados, com ênfase no grupo de restrição protéica. Estes dados sugerem que a programação pela desnutrição materna na lactação e a infecção esquistossomótica provocam desorganização do tecido esplênico.

Análise comportamental de ratos Wistar machos em diferentes idades em um modelo de programação metabólica pela restrição protéica materna durante a lactação

A desnutrição neonatal em ratos resulta em alterações metabólicas e endócrinas nas proles a curto e a longo prazo. Sabe-se que algumas destas alterações, como o conteúdo aumentado de catecolaminas adrenais e a hipercorticosteronemia nos animais adultos estão associadas a alterações comportamentais. Não se sabe, no entanto, se as alterações comportamentais observadas estão presentes desde o insulto original, a desnutrição, ou se estas se desenvolvem ao longo do tempo. Neste sentido, avaliamos em ratos Wistar os efeitos da programação pela restrição protéica materna durante a lactação sobre os parâmetros comportamentais relacionados à ansiedade, à atividade locomotora e à memória/aprendizado em diferentes idades ao longo do desenvolvimento. Ao nascimento das suas proles as progenitoras foram separadas em: Grupo restrição protéica (RP) - que recebeu ração hipoprotéica (8% de proteína) do nascimento ao desmame [dia pós-natal (P) 21], e Grupo CONT (controle) - que recebeu ração normoprotéica neste período. Os seguintes testes comportamentais foram realizados com a prole (21 animais / grupo / idade) em P21, P45, P90 e P180: 1) labirinto em cruz elevado (LCE) - avalia comportamentos associados à ansiedade; 2) campo aberto (CA) - avalia atividade locomotora; 3) labirinto aquático radial de oito braços (LAROB) - avalia memória e aprendizado. Após os testes comportamentais, os animais foram sacrificados por decapitação, o sangue foi coletado para dosagem da corticosterona sérica e a glândula adrenal para quantificação das catecolaminas adrenais. No LCE, os animais RP apresentaram aumentos significativos nas variáveis associadas à ansiedade quando comparado ao grupo CONT somente em P21. No CA foi observada uma redução significativa no número de retângulos percorridos pelo grupo RP somente na idade de P90. No LAROB não identificamos diferenças significativas entre os grupos durante os quatro primeiros dias de teste, independente da idade. No quinto dia de testes (probe trial), o grupo RP mostrou uma diminuição na latência para encontrar a plataforma, em P21 e P180. Quanto à função adrenal, o grupo RP apresentou uma diminuição nos valores de corticosterona sérica em P90, e um aumento no conteúdo de catecolaminas adrenais quando comparado ao grupo CONT em P21 e P180. Nas demais idades analisadas não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Nossos dados indicam que os animais do grupo RP apresentam: 1) redução do comportamento associado à ansiedade no final do período de lactação; 2) redução da atividade locomotora em adultos jovens; 3) melhora do desempenho de memória e aprendizado no final da lactação e na idade adulta (P180). Adicionalmente, os dados indicam que há uma associação entre alterações nos parâmetros comportamentais e da função adrenal. Podemos concluir que a restrição protéica durante o período de lactação em ratos afeta o comportamento apresentado ao longo da vida e que o padrão temporal dos efeitos varia em função do comportamento estudado.

Efeito protetor do extrato hidroalcoólico de Euterpe oleracea Mart. (Açaí) nas alterações renais, cardiovasculares e metabólicas induzidas pela restrição protéica materna durante a gestação

Alguns trabalhos demonstraram que a planta, Euterpe oleracea Mart. (açaí) é rica em polifenóis e que uma dieta rica em polifenóis pode estar envolvida na proteção contra o risco cardiovascular. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tratamento com o extrato hidroalcoólico do caroço do açaí (ASE) (200mg/Kg/dia), sobre as alterações renais, cardiovasculares, metabólicas, morfológicas e o estresse oxidativo na prole adulta com dezesseis semanas, cujas mães foram submetidas a uma dieta hipoprotéica durante a gestação. Quatro grupos de ratas foram alimentados com dietas experimentais: controle (20% de proteínas); controle + ASE (20% de proteína + ASE); hipoprotéica (6% de proteína); hipoprotéica + ASE (6% de proteína + ASE) durante a gestação. Após o desmame, todos os filhotes passaram a ser alimentados com uma dieta controle e foram sacrificados com 4 meses de idade. A pressão arterial sistólica (PAS) foi medida por pletismografia de cauda e o efeito vasodilatador da acetilcolina (ACh) e nitroglicerina (NG) foi avaliado em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido. Foram determinados o peso corporal, níveis séricos de colesterol total, triglicerídeos, lipoproteína de alta densidade (HDL), albumina, uréia, creatinina, glicose, insulina, resistência à insulina (índice de Homa IR), sódio, potássio e a renina plasmática. Foi avaliada a depuração de creatinina, volume de urina, excreção fracionada de sódio (EFNa) e o número de glomérulos renais. O dano oxidativo, níveis de nitrito e a atividade das enzimas antioxidantes: superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase foram dosados no plasma e homogenato de rim. O peso corporal foi menor no grupo hipoprotéico e recuperado com ASE. A PAS foi aumentada no grupo hipoprotéico e revertida pelo tratamento com ASE. Os níveis de renina plasmática foram aumentados no grupo hipoprotéico e reduzidos com ASE. A resposta vasodilatadora à ACh em LAM estava reduzida no grupo hipoprotéico com ASE houve uma melhora dessa resposta.O efeito vasodilatador da NG não foi diferente entre os grupos. No grupo hipoprotéico também foi observado o aumento dos níveis de triglicerídeos, colesterol total, uréia, creatinina, glicose e insulina, os mesmos foram reduzidos pelo ASE. Não houve diferença nos níveis de HDL, sódio, potássio, depuração de creatinina e volume urinário nos grupos estudados. Os níveis de malondialdeído e carbonilação de proteínas estavam aumentados e os níveis de nitrito reduzidos no grupo hipoprotéico e foram revertidos pelo ASE. As atividades das enzimas antioxidantes no plasma e no rim foram reduzidas no grupo hipoprotéico e aumentadas pelo ASE, com exceção da catalase que não apresentou diferença entre os grupos. Os animais hipoprotéicos apresentaram redução no número de glomérulos renais e aumento da EFNa e o tratamento com ASE preveniu as alterações renais encontradas neste modelo. Em conclusão, o ASE parece proteger a prole, cujas mães foram expostas a uma dieta com pouca proteína durante a gestação, através do efeito anti-hipertensivo, vasodilatador e antioxidante observado neste trabalho.

Estudo da sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo de ratos submetidos à desnutrição materna no início da lactação

Vários estudos sugerem que a desnutrição materna no período pós-natal poderia causar alterações na homeostase glicêmica da prole na vida adulta. Neste trabalho objetivamos investigar a interferência da programação metabólica induzida pela desnutrição protéica materna durante o início da lactação sobre a homeostase glicêmica e a sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo. Animais desnutridos (D-dieta da mãe contendo 0% de proteína nos primeiros 10 dias de lactação) ou controle (C-dieta da mãe contendo 22% de proteína) foram estudados do nascimento até a vida adulta. Em resumo, observamos uma diminuição na insulina plasmática acompanhada de normoglicemia nos animais adultos desnutridos. A ativação do receptor de insulina (IR), após a estimulação com o hormônio apresentou-se diminuída durante o período de restrição protéica em músculo isolado destes animais experimentais. Durante o período da lactação, observamos uma diminuição na captação de glicose, na fosforilação do substrato para o receptor de insulina (IRS 1) e na translocação do GLUT 4 no tecido muscular. Na idade adulta, entretanto, houve aumento significativo na captação de glicose e translocação do GLUT 4 no músculo, associado com o aumento na expressão da PI3 quinase associada ao IRS 1. No tecido adiposo de ratos desnutridos adultos observamos menor fosforilação em tirosina tanto do IR quanto do IRS 1, que foi compensada pela maior ativação do IRS 2 e da PI3 quinase. Os níveis basais de pAkt e de GLUT 4 na membrana estavam aumentados, culminando em um aumento na captação de glicose. Observamos também uma redistribuição do citoesqueleto de actina e maior resistência aos efeitos da Ltrunculina B nos adipócitos dos ratos desnutridos. Em conclusão, este estudo demonstrou que a desnutrição materna no início da lactação é capaz de causar alterações na prole na vida adulta, o que parece estar relacionado com a expressão e ativação de proteínas chave na cascata da sinalização da insulina nos tecidos periféricos, importantes na regulação do metabolismo da glicose.

Cross-sectional study of 168 patients with hepatorenal tyrosinaemia and implications for clinical practice

Background: Hepatorenal tyrosinaemia (Tyr 1) is a rare inborn error of tyrosine metabolism. Without treatment, patients are at high risk of developing acute liver failure, renal dysfunction and in the long run hepatocellular carcinoma. The aim of our study was to collect cross-sectional data. Methods. Via questionnaires we collected retrospective data of 168 patients with Tyr 1 from 21 centres (Europe, Turkey and Israel) about diagnosis, treatment, monitoring and outcome. In a subsequent consensus workshop, we discussed data and clinical implications. Results: Early treatment by NTBC accompanied by diet is essential to prevent serious complications such as liver failure, hepatocellular carcinoma and renal disease. As patients may remain initially asymptomatic or develop uncharacteristic clinical symptoms in the first months of life newborn mass screening using succinylacetone (SA) as a screening parameter in dried blood is mandatory for early diagnosis. NTBC-treatment has to be combined with natural protein restriction supplemented with essential amino acids. NTBC dosage should be reduced to the minimal dose allowing metabolic control, once daily dosing may be an option in older children and adults in order to increase compliance. Metabolic control is judged by SA (below detection limit) in dried blood or urine, plasma tyrosine (<400 μM) and NTBC-levels in the therapeutic range (20-40 μM). Side effects of NTBC are mild and often transient. Indications for liver transplantation are hepatocellular carcinoma or failure to respond to NTBC. Follow-up procedures should include liver and kidney function tests, tumor markers and imaging, ophthalmological examination, blood count, psychomotor and intelligence testing as well as therapeutic monitoring (SA, tyrosine, NTBC in blood). Conclusion: Based on the data from 21 centres treating 168 patients we were able to characterize current practice and clinical experience in Tyr 1. This information could form the basis for clinical practice recommendations, however further prospective data are required to underpin some of the recommendations.

Regulatory interactions between the metabolic sensors SIRT1 and AMPK in modulating PPARα linked functions, in obesity-dependent type 2 diabetes mellitus

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Ciências Funcionais), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Le rôle du stress oxydant dans les changements épigénétiques contribuant aux complications du syndrome métabolique.

La méthylation de l'ADN est l'une des modifications épigénétiques au niveau des îlots CpG. Cette modification épigénétique catalysée par les ADN méthyltransférases (DNMTs) consiste en la méthylation du carbone 5' d’une cytosine ce qui aboutit à la formation de 5-méthylcytosine. La méthylation de l'ADN est clairement impliquée dans l'inactivation des gènes et dans l'empreinte génétique. Elle est modulée par la nutrition, en particulier par les donneurs de méthyle et par une restriction protéique. Ces modifications épigénétiques persistent plus tard dans la vie et conduisent au développement de nombreuses pathologies telles que le syndrome métabolique et le diabète de type 2. En fait, de nombreux gènes clés subissent une modification de leur état de méthylation en présence des composants du syndrome métabolique. Cela montre que la méthylation de l'ADN est un processus important dans l'étiologie du syndrome métabolique. Le premier travail de ce doctorat a porté sur la rédaction d’un article de revue qui a examiné le cadre central du syndrome métabolique et analyser le rôle des modifications épigénétiques susceptibles d'influer sur l'apparition du stress oxydant et des complications cardiométaboliques. D’autre part, les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées et traitées avec du Fer-Ascorbate pour induire un stress oxydant. Le Fer-Ascorbate a induit une augmentation significative de l’inflammation et de la peroxydation des lipides (malondialdehyde) ainsi que des altérations de de la défense antioxydante (SOD2 et GPx) accompagnées de modifications épigénétiques. De plus, la pré-incubation des cellules avec de la 5-aza-2'-désoxycytidine, un agent de déméthylation et/ou l’antioxydant Trolox a normalisé la défense antioxydante, réduit la peroxydation des lipides et prévenu l'inflammation. Ce premier travail a démontré que les modifications du redox et l’inflammation induites par le Fer-Ascorbate peuvent impliquer des changements épigénétiques, plus particulièrement des changements dans la méthylation de l’ADN. Pour mieux définir l’impact du stress oxydant au niveau nutritionnel, des cochons d’Inde âgés de trois jours ont été séparés en trois groupes : 1) Témoins: alimentation régulière; 2) Nutrition parentérale (NP) 3) H2O2 : Témoins + 350 uM H2O2. Après quatre jours, pour un groupe, les perfusions ont été stoppées et les animaux sacrifiés pour la collecte des foies. Pour l’autre groupe d’animaux, les perfusions ont été arrêtées et les animaux ont eu un accès libre à une alimentation régulière jusqu'à la fin de l’étude, huit semaines plus tard où ils ont été sacrifiés pour la collecte des foies. Ceci a démontré qu’à une semaine de vie, l'activité DNMT et les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient inférieurs pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. A neuf semaines de vie, l’activité DNMT est restée basse pour le groupe NP alors que les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient plus faibles pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. Ce travail a démontré que l'administration de NP ou de H2O2, tôt dans la vie, induit une hypométhylation de l'ADN persistante en raison d'une inhibition de l'activité DNMT. Finalement, des souris ayant reçu une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ont été utilisées comme modèle in vivo de syndrome métabolique. Les souris ont été nourris soit avec un régime standard chow (témoins), soit avec une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ou avec une diète HFHS en combinaison avec du GFT505 (30 mg/kg), un double agoniste de PPARα et de PPARδ, pendant 12 semaines. La diète HFHS était efficace à induire un syndrome métabolique étant donnée l’augmentation du poids corporel, du poids hépatique, des adiposités viscérales et sous-cutanées, de l’insensibilité à l’insuline, des lipides plasmatiques et hépatiques, du stress oxydant et de l’inflammation au niveau du foie. Ces perturbations étaient accompagnées d’une déficience dans l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ concomitant avec une hyperméthylation de leurs promoteurs respectifs. L’ajout de GFT505 à la diète HFHS a empêché la plupart des effets cardiométaboliques induits par la diète HFHS via la modulation négative de l’hyperméthylation des promoteurs, résultant en l’augmentation de l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ. En conclusion, GFT505 exerce des effets métaboliques positifs en améliorant le syndrome métabolique induit par l'alimentation HFHS via des modifications épigénétiques des gènes PPARs. Ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré que le stress oxydant provenant de la nutrition induit d’importants changements épigénétiques pouvant conduire au développement du syndrome métabolique. La nutrition apparait donc comme un facteur crucial dans la prévention de la reprogrammation fœtale et du développement du syndrome métabolique. Puisque les mécanismes suggèrent que le stress oxydant agit principalement sur les métabolites du cycle de la méthionine pour altérer l’épigénétique, une supplémentation en ces molécules ainsi qu’en antioxydants permettrait de restaurer l’équilibre redox et épigénétique.

Porcine models for the metabolic syndrome, digestive and bone disorders: a general overview

The aim of this review article is to provide an overview of the role of pigs as a biomedical model for humans. The usefulness and limitations of porcine models have been discussed in terms of metabolic, cardiovascular, digestive and bone diseases in humans. Domestic pigs and minipigs are the main categories of pigs used as biomedical models. One drawback of minipigs is that they are in short supply and expensive compared with domestic pigs, which in contrast cost more to house, feed and medicate. Different porcine breeds show different responses to the induction of specific diseases. For example, ossabaw minipigs provide a better model than Yucatan for the metabolic syndrome as they exhibit obesity, insulin resistance and hypertension, all of which are absent in the Yucatan. Similar metabolic/physiological differences exist between domestic breeds (e.g. Meishan v. Pietrain). The modern commercial (e.g. Large White) domestic pig has been the preferred model for developmental programming due to the 2- to 3-fold variation in body weight among littermates providing a natural form of foetal growth retardation not observed in ancient (e.g. Meishan) domestic breeds. Pigs have been increasingly used to study chronic ischaemia, therapeutic angiogenesis, hypertrophic cardiomyopathy and abdominal aortic aneurysm as their coronary anatomy and physiology are similar to humans. Type 1 and II diabetes can be induced in swine using dietary regimes and/or administration of streptozotocin. Pigs are a good and extensively used model for specific nutritional studies as their protein and lipid metabolism is comparable with humans, although pigs are not as sensitive to protein restriction as rodents. Neonatal and weanling pigs have been used to examine the pathophysiology and prevention/treatment of microbial-associated diseases and immune system disorders. A porcine model mimicking various degrees of prematurity in infants receiving total parenteral nutrition has been established to investigate gut development, amino acid metabolism and non-alcoholic fatty liver disease. Endoscopic therapeutic methods for upper gastrointestinal tract bleeding are being developed. Bone remodelling cycle in pigs is histologically more similar to humans than that of rats or mice, and is used to examine the relationship between menopause and osteoporosis. Work has also been conducted on dental implants in pigs to consider loading; however with caution as porcine bone remodels slightly faster than human bone. We conclude that pigs are a valuable translational model to bridge the gap between classical rodent models and humans in developing new therapies to aid human health.

Micronutrient prenatal supplementation prevents the development of hypertension and vascular endothelial damage induced by intrauterine malnutrition

Aims: The premise that intrauterine malnutrition plays an important role in the development of cardiovascular and renal diseases implies that these disorders can be programmed during fetal life. Here, we analyzed the hypothesis that supplementation with mixed antioxidant vitamins and essential mineral in early life could prevent later elevation of blood pressure and vascular and renal dysfunction associated with intrauterine malnutrition. Main methods: For this, female Wistar rats were randomly divided into three groups on day 1 of pregnancy: control fed standard chow ad libitum; restricted group fed 50% of the ad libitum intake and a restricted plus micronutrient cocktail group treated daily with a combination of micronutrient (selenium, folate, vitamin C and vitamin E) by oral gavage. Key findings: In adult offspring, renal function and glomerular number were impaired by intrauterine malnutrition. and the prenatal micronutrient treatment did not prevent it. However, increased blood pressure and reduced endothelium-dependent vasodilation were prevented by the micronutrient prenatal treatment. Intrauterine malnutrition also led to reduced NO production associated with increased superoxide generation, and these parameters were fully normalized by this prenatal treatment. Significance: Our current findings indicate that programming alterations during fetal life can be prevented by interventions during the prenatal period, and that disturbance in availability of both antioxidant vitamins and mineral may play a crucial role in determining the occurrence of long-term cardiovascular injury. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Efeitos da restrição alimentar protéica ou energética sobre o crescimento de frangos de corte criados em diferentes temperaturas ambiente

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Maternal undernutrition and the offspring kidney: from fetal to adult life

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mechanisms of insulin secretion in malnutrition: modulation by amino acids in rodent models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Atividade da beta-glucuronidase no suco gástrico e mucosa gástrica de ratos submetidos a carência proteica

An experiment was performed in order to evaluate the beta-glucuronidase activity in gastric juice and gastric mucosa of rats submitted to a protein-free diet. A group of 36 young adult male Wistar rats was fed a protein-free diet ad libitum for five weeks; a second group of 36 Wistar rats ingested a purified isocaloric 12,5% casein diet for the same period. The concentration of proteins in plasma, gastric juice and gastric glandular mucosa and the beta-glucuronidase activity in the gastric juice and gastric glandular mucosa were determined. Protein deficient rats had lower plasma protein concentrations and also lower protein concentrations in gastric juice and gastric mucosa. In these animals there was no significant change of beta-glucuronidase activity in the gastric juice, but there was a significant increase of the specific enzymatic activity in the gastric mucosa. The results suggest that protein restriction in young adult rats affects the gastric mucosa. The increase of the specific beta-glucuronidase activity might be due to heightened local catabolism or to a comparatively more severe protein depletion.

Efeito da temperatura ambiente e da restrição alimentar protéica ou energética sobre o ganho de peso e crescimento ósseo de frangos de corte

The effect of protein or energy restriction during the second week post-hatching on body weight gain and femur development of broiler chickens reared at different environmental temperatures (18°C, 25°C and 33°C) was studied. From 1 to 7 days of age and after a restriction period broilers were fed on a control diet with 2850 kcal ME/kg and 20% crude protein. From 8 to 14 days of age, two groups of broilers were fed on restricted energy and protein diets with 2565kcal ME/kg and 20% of crude protein or 2850kcal ME/kg and 15% of crude protein, respectively. At 14, 21, 28, 35 and 42 days, the bones were weighed and the length and width of bones measured. The protein restriction reduced the body weight gain and the diameter of bone at second week of life. After 21 days of age no differences between treatments for these traits were observed. The body weight gain and femur growth were not affected by energy restriction. The high temperature (33°C) reduced weight gain and femur diameter from 21 to 42 days of age, and femur length at 42 days of age. The protein restriction at second week or the high environmental temperature after 21 st day of life decreased body weight gain and femur growth of broiler chickens.