Impacto da dieta hiperlipídica contendo óleo de canola ou de soja no desenvolvimento da adiposidade abdominal e estrutura óssea

A baixa relação de ômega-6/ômega-3 esta relacionada com propriedades benéficas para a saúde óssea. No entanto, a dieta rica nestes compostos pode levar a obesidade. Adipócitos e osteoblastos derivam de células progenitoras comuns, e o consumo de óleo de canola pode ter ação adipogênica e osteogênica. Nosso objetivo foi avaliar a adiposidade abdominal, insulina e estrutura óssea em ratos tratados com dieta contendo baixa relação ômega-6/ômega-3, proveniente do óleo de canola. Após desmame, os ratos foram divididos em grupos alimentados com dieta normocalórica: Controle (S) e experimental (C), contendo 7ml/100g de óleo de soja ou de canola e grupos tratados com dieta rica em lipídios: Controle (7S) ou hiperlipídico contendo 19ml/100g de óleo de soja (19S) ou de canola (19C), até completarem 60 dias de idade. Os dados foram significativos com P<0,05. No primeiro modelo, o grupo C apresentou redução de: Massa e área do adipócito intra-abdominal; Colesterol; Insulina; Densidade mineral (DMO) e massa óssea total e na coluna vertebral; Massa do fêmur; Espessura da diáfise; DMO do fêmur e das vértebras lombares e radiodensidade da cabeça do fêmur. No segundo modelo, os grupos 19S e 19C apresentaram maior ingestão calórica, densidade corporal, massa de gordura intra-abdominal, e maior massa e comprimento do fêmur e da coluna lombar. O grupo 19S apresentou maior área e menor número de adipócitos da região retroperitoneal. Glicose e a insulina foram aumentadas no grupo 19C vs. 7S. A tomografia do fêmur revelou maior radiodensidade na região proximal e da coluna lombar, no grupo 19C. Sugerimos que a quantidade e o tipo de lipídio consumido, após o desmame, induzem não somente o desenvolvimento corporal e os depósitos de gordura, além de afetarem a resistência insulínica e a saúde óssea

Velocidade da onda de pulso em adultos jovens acompanhados por 18 anos: impacto de variáveis pressóricas, antropométricas, metabólicas, inflamatórias e de função endotelial. Estudo do Rio de Janeiro.

Dados sobre a avaliação não invasiva da rigidez vascular e suas relações com variáveis de risco cardiovascular são escassos em jovens. Objetiva avaliar a relação entre a velocidade de onda de pulso (VOP) e a pressão arterial (PA), variáveis antropométricas, metabólicas, inflamatórias e de disfunção endotelial em indivíduos adultos jovens. Foram estudados 96 indivíduos (51 homens) do Estudo do Rio de Janeiro, em duas avaliações, A1 e A2, com intervalo de 17,691,58 anos (16 a 21 anos). Em A1 foram avaliados em suas escolas (10-15 anos - média 12,421,47 anos) e em A2 foram novamente avaliados em nível ambulatorial (26-35 anos - média 30,091,92 anos). Em A1 foram obtidos pressão arterial (PA) e índice de massa corporal (IMC). Em A2 foram obtidos a velocidade da onda de pulso (VOP)-método Complior, PA, IMC, circunferência abdominal (CA), glicose, perfil lipídico, leptina, insulina, adiponectina, o índice de resistência à insulina HOMA-IR, proteína C-Reativa ultrassensível (PCRus) e as moléculas de adesão E-selectina, Vascular Cell Adhesion Molecule-1(VCAM-1) e Intercellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1). Foram obtidos, ainda, a variação da PA e do IMC entre as 2 avaliações. Em A2 os indivíduos foram estratificados segundo o tercil da VOP para cada sexo. Como resultados temos: 1) Os grupos foram constituídos da seguinte forma: Tercil 1:homens com VOP < 8,69 m/s e mulheres com VOP < 7,66 m/s; Tercil 2: homens com VOP ≥ 8,69 m/s e < 9,65m/s e mulheres com VOP ≥ 7,66 m/s e < 8,31m/s;Tercil 3:homens com VOP ≥ 9,65 m/s e mulheres com VOP ≥ 8,31 m/s. 2) O grupo com maior tercil de VOP mostrou maiores médias de PA sistólica (PAS) (p=0,005), PA diastólica (PAD) (p=0,007), PA média (PAM) (p=0,004), variação da PAD (p=0,032), variação da PAM (p=0,003), IMC (p=0,046), variação do IMC (p=0,020), insulina (p=0,019), HOMA-IR (p=0,021), E-selectina (p=0,032) e menores médias de adiponectina (p=0,016), além de maiores prevalências de diabetes mellitus/intolerância à glicose (p=0,022) e hiperinsulinemia (p=0,038); 3) Houve correlação significativa e positiva da VOP com PAS (p<0,001), PAD (p<0,001), PP (p=0,048) e PAM (p<0,001) de A2, com a variação da pressão arterial (PAS, PAD e PAM) (p<0,001) entre as duas avaliações, com o IMC de A2 (p=0,005) e com a variação do IMC (p<0,001) entre as duas avaliações, com CA (p=0,001), LDLcolesterol (p=0,049) e E-selectina (p<0,001) e correlação negativa com HDLcolesterol (p<0,001) e adiponectina (p<0,001); 4)Em modelo de regressão múltipla, após ajuste do HDL-colesterol, LDLcolesterol e adiponectina para sexo, idade, IMC e PAM, apenas o sexo masculino e a PAM mantiveram correlação significativa com a VOP. A VOP em adultos jovens mostrou relação significativa com variáveis de risco cardiovascular, destacando-se o sexo masculino e a PAM como importantes variáveis no seu determinismo. Os achados sugerem que a medida da VOP pode ser útil para a identificação do acometimento vascular nessa faixa etária.

Efeito da hiperalimentação na lactação sobre a regulação da adiposidade corporal e sinalização da grelina no tecido adiposo branco de camundongos jovens e adultos

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. O aumento da adiposidade leva ao desenvolvimento de alterações funcionais. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares e diabetes do tipo 2, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecido adiposo. A grelina tem uma ação direta sobre a regulação hipotalâmica da ingestão alimentar, induzindo um efeito orexígeno. Por outro lado, a grelina também modula o armazenamento de energia nos adipócitos. Esta dupla ação sugere que este hormônio pode atuar como uma ligação entre o sistema nervoso central e mecanismos periféricos. Portanto, considerando que a hiperalimentação neonatal induz obesidade na idade adulta por mecanismos desconhecidos, neste estudo foram pesquisados os efeitos da hiperalimentação no início da vida sobre o desenvolvimento da obesidade e, em particular, a sinalização da grelina no tecido adiposo em ratos jovens e adultos. Foram utilizados camundongos Swiss hiperalimentados através do modelo de redução da ninhada. Para induzir a hiperalimentação as ninhadas foram reduzidas a 3 filhotes machos por lactante no 30 dia de vida pós-natal. As ninhadas controles foram ajustadas em 9 filhotes por lactante. Foram avaliados parâmetros antropométricos como: massa corporal e massa do tecido adiposo visceral. A glicemia de jejum foi avaliada utilizando glicosímetro e fitas teste. A análise do conteúdo das proteínas envolvidas na via de sinalização da grelina foram detectadas pelo método de Western Blotting. Os grupos controle (C) e hiperalimentado (H) foram estudados aos 21 e 180 dias de vida. Os dados demonstram que a hipernutrição no início da vida induz um aumento significativo no peso corporal dos camundongos jovens, começando aos 10 dias, e este aumento de peso persistiu até à idade adulta (180 dias de idade). A glicemia e o peso da gordura visceral foram significativamente maiores no grupo hiperalimentado aos 21 e 180 dias, quando comparado com o grupo controle. Os níveis plasmáticos de grelina acilada apresentaram uma redução de 70% nos animais jovens e 49% adultos obesos. Além disso, no tecido adiposo branco, observamos um maior conteúdo (242%) do receptor de grelina (GHSR1a) nos animais hiperalimentados com 21 dias, e este aumento foi associado à modulação positiva do conteúdo e fosforilação de proteínas envolvidas no estoque e utilização de energia celular, tais como AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. No entanto, ao chegar à idade adulta os animais hiperalimentados não apresentaram diferença significativa no conteúdo de GHS-R1a e das proteínas AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. O conteúdo de PPARɣ foi menor no grupo obeso aos 21e 180 dias. Basicamente, mostramos que o metabolismo do tecido adiposo está alterado na obesidade adquirida no início da vida e, provavelmente, devido a essa modificação, ocorre um novo padrão da via de sinalização da grelina.

Disfunções endócrinas no modelo de programação pela exposição à fumaça de cigarro na lactação

Eventos ou estímulos no início da vida podem afetar o desenvolvimento do indivíduo; dentre esses o tabagismo materno. A exposição materna isolada à nicotina, principal componente do cigarro, causa na prole alterações metabólicas, em curto e longo prazo, como aumento da adiposidade, resistência à leptina, e disfunção tireoideana e adrenal. Entretanto é sabido que na fumaça de cigarro estão presentes outros componentes com potenciais efeitos tóxicos. Assim propomos comparar o efeito de duas formas de exposição neonatal à fumaça do cigarro sobre o perfil endócrino-metabólico da prole em curto e longo prazo. Para isso, no 3 dia após o nascimento, ratos lactentes foram submetidos a dois modelos: Modelo I (exposição pelo leite materno), ninhadas separadas em: exposição à fumaça (EF; n=8) lactantes expostas à fumaça de cigarros 2R1F (1,7 mg de nicotina/cigarro por 1h, 4 vezes ao dia), separadas de suas proles e grupo controle (C; n=8), onde as mães foram separadas de suas proles e expostas ao ar filtrado; Modelo II (exposição direta à fumaça), ninhadas separadas em: exposição à fumaça (EF; n=8) mães e proles expostas à fumaça de cigarros 2R1F e controle (C; n=8) mães e proles expostas ao ar filtrado. A exposição ao tabaco ocorreu até o desmame. Mães sacrificadas aos desmame e proles aos desmame e aos 180 dias de idade. As mães lactantes expostas à fumaça (EF) apresentaram hipoleptinemia (-46%), hiperprolactinemia (+50%), hipoinsulinemia (-40%) e diminuição de triglicérides (-53%). Quanto a composição bioquímica do leite, as lactantes EF mostraram aumento de lactose (+52%) e triglicérides (+78%). No modelo I, as proles EF apresentaram ao desmame: diminuição da gordura corporal total (-24%), aumento de proteína corporal total (+17%), diminuição da glicemia (-11%), hiperinsulinemia (+28%), hipocorticosteronemia (-40%) e aumento de triglicérides (+34%). Quando adultas, as proles EF apresentaram somente alteração da função adrenal onde observou-se menor conteúdo de catecolaminas (-50%) e da expressão de tirosina hidroxilase na medula adrenal (-56%). No modelo II, as proles EF aos 21 dias exibiram diminuição da MC (-7%), do comprimento nasoanal (-5%), da gordura retroperitoneal (-59%), da área dos adipócitos viscerais (-60%) com maior área dos adipócitos subcutâneos (+95%), aumento do T4 (+59), da corticosterona (+60%), do conteúdo adrenal de catecolaminas (+58%) e hipoinsulinemia (-29%). Aos 180 dias, as proles EF apresentaram aumento da ingestão alimentar (+10%), dos depósitos de gordura visceral (~60%) e conteúdo de gordura corporal total (+50%), menor área dos adipócitos subcutâneos (-24%), aumento da leptina (+85%), glicemia (+11%), adiponectina (+1.4x), T3 (+71%), T4 (+57%) e TSH (+36,5%) com menor corticosterona (-41%) e catecolaminas adrenais (-57%) e aumento dos triglicerídeos (+65%). Somados nossos dados evidenciam o impacto negativo que a exposição à fumaça do cigarro tem sobre o desenvolvimento do neonato com o surgimento de desordens endócrinas futuras, que ocorrem pelo menos em parte devido às alterações observadas nas mães. Portanto, independente da forma de exposição, seja via aleitamento materno ou por inalação direta, é de grande importância alertar a sociedade sobre as possíveis complicações metabólicas em longo prazo decorrente da exposição involuntária do neonato ao tabagismo.

Efeitos do treinamento resistido em ratos alimentados com dieta hiperlipídica

O consumo excessivo de gorduras tem sido implicado na gênese da obesidade e de diversas comorbidades relacionadas a esta doença. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do treinamento resistido em ratos alimentados com dieta hiperlipídica nas seguintes variáveis: composição corporal, adiposidade, área de adipócitos, expressão do fator de crescimento do endotélio vascular (VEGF) e dos receptores ativados por proliferadores de peroxissomo tipo gama (PPAR-γ) no tecido adiposo retroperitoneal, níveis pressóricos e atividade da metaloproteinase-2 (MMP-2) no ventrículo esquerdo. Foram avaliados 32 ratos machos Wistar divididos em quatro grupos experimentais (n=8/cada) de acordo com o tipo de dieta e o treinamento: sedentário (SED; dieta padrão), sedentário obeso [SED-OB; dieta hiperlipídica (30% de gordura)], treinamento resistido (TR; dieta padrão) e treinamento resistido obeso (TR-OB; dieta hiperlipídica). Após o desmame (dia 21), os animais foram submetidos à dieta experimental durante 24 semanas. Doze semanas após início da dieta, os grupos TR e TR-OB iniciaram o período de 12 semanas de treinamento resistido. Este era composto por escaladas em uma escada vertical de 1.1 metros com pesos atados a cauda num total de três sessões de treinamento por semana (Segundas, Quartas e Sextas-feiras) com 4 a 9 escaladas/sessão e 8 a 12 movimentos dinâmicos a cada subida. O treinamento resistido induziu reduções significativas na massa corporal, na massa gorda, no percentual de gordura, na área de adipócitos e nos níveis pressóricos e ainda promoveu aumento de massa magra e na expressão de VEGF e PPAR-γ em ambos os grupos treinados. Além disso, foi observada uma maior atividade da MMP-2 no ventrículo esquerdo nos grupos treinados (TR e TR-OB). Nossos achados demonstram que o treinamento resistido foi capaz de promover mudanças positivas na composição corporal, na atividade da MMP-2 no ventrículo esquerdo, nos níveis pressóricos e em mediadores enzimáticos do tecido adiposo retroperitoneal sugerindo que esta modalidade de exercício pode ser uma ferramenta útil para prevenir as alterações induzidos pelo consumo de uma dieta hiperlipídica.

Dieta rica em sacarose: perfil inflamatório e danos hepáticos em camundongos

Ainda não está bem definido na literatura se uma dieta rica em sacarose, mesmo sendo isoenergética, provoca danos à saúde. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com uma dieta controle (10% da energia proveniente de gordura, 8% da energia proveniente da sacarose - SC), uma dieta rica em sacarose (10% de energia proveniente da gordura, 32% da energia proveniente da sacarose - HSu), uma dieta hiperlipídica (42% da energia proveniente de gordura, 8% da energia proveniente da sacarose - HF) ou uma dieta combinada HF/HSu (42% da energia proveniente de gordura, 32% da energia proveniente da sacarose), durante oito semanas. Apesar da massa corporal e do índice de adiposidade não terem sofrido alteração, o grupo HSu apresentou hipertrofia dos adipócitos, o que também foi observado nos grupos HF e HF/HSu. Os grupos HF, HSu e HF/HSu foram intolerantes à glicose e apresentaram níveis séricos de insulina elevados. Os níveis séricos de leptina, resistina e proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) aumentaram, enquanto adiponectina sérica reduziu nos grupos HF, HSu e HF/HSu. No tecido adiposo, os animais HF, HSu e HF/HSu apresentaram maiores níveis de expressão protéica de leptina e níveis mais baixos de expressão protéica de adiponectina, em comparação ao grupo SC. Colesterol hepático foi maior nos grupos HF e HF/HSu, enquanto TG hepático foi maior nos grupos HSu e HF/HSu. Os animais dos grupos HF, HSu e HF/HSu apresentaram esteatose hepática, aumento da expressão protéica hepática de elemento regulador de esterol ligante da proteína 1 (SREBP-1c) e diminuição da expressão protéica do receptor ativador de proliferação peroxissomal alfa (PPAR-α). Em conclusão, a dieta rica em sacarose não provoca obesidade nos animais, mas provoca alterações nos adipócitos (hipertrofia), intolerância à glicose, hiperinsulinemia, hiperlipidemia, esteatose hepática e aumento de citocinas inflamatórias. Os efeitos prejudiciais da dieta rica em sacarose, mesmo quando a sacarose substitui isocaloricamente o amido na alimentação, pode ter consequências para a saúde.

Estudo do metabolismo energético hepático e da via de sinalização da grelina na obesidade induzida por dieta ocidental

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares, diabetes do tipo 2 e esteatose hepática não alcóolica, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecidos periféricos, como o fígado. Esse hormônio está envolvido no comportamento alimentar e adiposidade, modulando o armazenamento ou utilização dos substratos energéticos no coração, músculo esquelético, adipócitos e fígado, além disso, revela-se de grande importância na manutenção do metabolismo energético hepático. Estes dados suportam a hipótese de que as vias de sinalização responsivas à grelina são um importante componente da regulação do metabolismo energético hepático e da homeostase glicêmica. O objetivo deste trabalho, foi estudar o metabolismo energético hepático e a sinalização da grelina em camundongos Swiss adultos obesos submetidos a dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidratos simples. Avaliamos o efeito desta dieta a partir do 21 dia de idade (desmame) até o 133 dia destes animais, através de parâmetros biométricos e bioquímicos, avaliação histomorfológica, respirometria de alta resolução, conteúdo de glicogênio hepático e conteúdo de algumas proteínas envolvidas na sinalização de insulina e grelina, além do metabolismo energético hepático. Baseado em nossos resultados observamos que o consumo de dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidrato simples durante 16 semanas causa hiperfagia, levando ao quadro de obesidade na idade adulta e prejuízo nas vias de sinalização dos hormônios insulina e grelina, que são importantes moduladores do metabolismo energético hepático, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática não alcoólica.

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.

Mães obesas, filhotes obesos: estudo experimental

O aumento da obesidade materna pode refletir em efeitos deletérios na prole adulta, manifestos diferentemente de acordo com o gênero do indivíduo. Este trabalho teve como objetivo verificar a hipótese de que a obesidade materna provoca alterações metabólicas, na estrutura do tecido adiposo e hepático e mudanças de perfil inflamatório nas proles adultas de machos e fêmeas. Fêmeas C57BL/ 6 receberam dieta padrão (SC, 17% da energia proveniente do lipídeo) ou dieta hiperlipídica (HF; 49% da energia proveniente do lipídeo) durante oito semanas pré-gestacionais até a lactação. Após o desmame, os filhotes foram divididos nos grupos: SCM (machos), SCF (fêmeas), HFM (machos) e HFF (fêmeas). As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; concentrações de triglicerídes (TG) hepáticos e estimativa da esteatose hepática; análise plasmática de insulina, colesterol total (CT), triglicerídes (TG) e adipocinas; distribuição e análise morfológica do tecido adiposo e estado pró-inflamatório dos filhotes. Diferenças entre os grupos foram analisadas pelo Teste T não pareado (dados entre progenitoras e pares de grupos nas proles); one-way ANOVA com pós-teste de Tukey (para proles) e two-way ANOVA (efeito da dieta materna e gênero). O nível de significância adotado foi de P≤0,05. Progenitoras HF tiveram maior MC (+20%), glicemia elevada (+22%) e intolerância à glicose em comparação ao grupo SC. A partir da quarta semana, a MC mostrou-se maior nas proles HF, em ambos os gêneros, quando comparados às proles SC. Na 12 semana, a MC foi 20% maior no grupo HF macho e 30% maior no grupo HF fêmea do que seus controles (p<0,0001, ambos os gêneros). Intolerância à glicose foi observada em machos e fêmeas HF em relação aos seus contrapares SC (+20%, p<0,05). Proles HF demonstraram hepatomegalia com maior acúmulo de TG hepático, resultando em maior percentual de esteatose em machos (27%) e fêmeas HF (25%). Proles HF apresentaram incremento na adiposidade (+20%) e nos níveis de CT e TG do que seus congêneres SC. Níveis plasmáticos de leptina e insulina foram maiores, enquanto houve diminuição da adiponectina no grupo HF macho em relação ao grupo SC macho. Hipertrofia de adipócitos foi observada nas proles HF. TNF-alfa, IL-6 e leptina foram mais expressos em proles HF, porém diminuição na expressão de adiponectina foi evidenciada nas proles geradas por mães obesas. A luz do exposto, a dieta HF administrada em mães antes e durante períodos de gestação e lactação leva à obesidade materna que tem consequências na prole, tais como remodelamento do tecido adiposo, juntamente com alterações bioquímicas e metabólicas dos adipócitos, intensificando o estado pró-inflamatório da prole, em ambos os gêneros, na idade adulta.

The toughness of adipose tissue: measurements and physical basis.

The measured toughness J(C) of adipose and dermal porcine tissues are 4.1 and 17 kJ m(-2), respectively, via a trouser tear test. An assessment is made of the contribution to overall toughness from the microstructural elements. The analysis suggests that the toughness of adipose tissue is determined by the collagen network that surrounds the adipocytes. The volume fraction of the interlobular septa is sufficiently low for it to make a negligible contribution to the macroscopic toughness.

The impact of whey protein isolate on energy balance regulation

Using C57BL/6J mice fed whey protein isolate (WPI) enriched high fat (HFD) or low-fat diets (LFD), this study tested the hypothesis that WPI directly impacts on adiposity by influencing lipid metabolism. WPI suppressed HFD-induced body fat and increased lean mass at 8 weeks of dietary challenge despite elevated plasma triacylglycerol (TAG) levels, suggesting reduced TAG storage. WPI reduced HFD-associated hypothalamic leptin and insulin receptor (IR) mRNA expression, and prevented HFD-associated reductions in adipose tissue IR and glucose transporter 4 expression. These effects were largely absent at 21 weeks of HFD feeding, however WPI increased lean mass and cause a trend towards decreased fat mass, with notable increased Lactobacillus and decreased Clostridium gut bacterial species. Increasing the protein to carbohydrate ratio enhanced the above effects, and shifted the gut microbiota composition away from the HFD group. Seven weeks of WPI intake with a LFD decreased insulin signalling gene expression in the adipose tissue in association with an increased fat accumulation. WPI reduced intestinal weight and length, suggesting a potential functional relationship between WPI, gastro-intestinal morphology and insulin related signalling in the adipose. Extending the study to 15 weeks, did not affect adipose fat weight, but decreased energy intake, weight gain and intestinal length. The functionality of protein sensing lysophosphatidic acid receptor 5 (LPA5) in 3T3-L1 pre-adipocytes was assessed. Over-expression of the receptor in 3T3-L1 pre-adipocytes provided a growth advantage to the cells and suppressed cellular differentiation into mature fat cells. In conclusion, the data demonstrates WPI impacts on adiposity by influencing lipid metabolism in a temporal manner, resulting possibly due to changes in lean mass, hypothalamic and adipose gene expression, gut microbiota and gastrointestinal morphology. The data also showed LPA5 is a novel candidate in regulating of preadipocyte growth and differentiation, and may mediate dietary protein effects on adipose tissue.

Prolactin receptor signaling is essential for perinatal brown adipocyte function: a role for insulin-like growth factor-2.

BACKGROUND: The lactogenic hormones prolactin (PRL) and placental lactogens (PL) play central roles in reproduction and mammary development. Their actions are mediated via binding to PRL receptor (PRLR), highly expressed in brown adipose tissue (BAT), yet their impact on adipocyte function and metabolism remains unclear. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: PRLR knockout (KO) newborn mice were phenotypically characterized in terms of thermoregulation and their BAT differentiation assayed for gene expression studies. Derived brown preadipocyte cell lines were established to evaluate the molecular mechanisms involved in PRL signaling on BAT function. Here, we report that newborn mice lacking PRLR have hypotrophic BAT depots that express low levels of adipocyte nuclear receptor PPARgamma2, its coactivator PGC-1alpha, uncoupling protein 1 (UCP1) and the beta3 adrenoceptor, reducing mouse viability during cold challenge. Immortalized PRLR KO preadipocytes fail to undergo differentiation into mature adipocytes, a defect reversed by reintroduction of PRLR. That the effects of the lactogens in BAT are at least partly mediated by Insulin-like Growth Factor-2 (IGF-2) is supported by: i) a striking reduction in BAT IGF-2 expression in PRLR KO mice and in PRLR-deficient preadipocytes; ii) induction of cellular IGF-2 expression by PRL through JAK2/STAT5 pathway activation; and iii) reversal of defective differentiation in PRLR KO cells by exogenous IGF-2. CONCLUSIONS: Our findings demonstrate that the lactogens act in concert with IGF-2 to control brown adipocyte differentiation and growth. Given the prominent role of brown adipose tissue during the perinatal period, our results identified prolactin receptor signaling as a major player and a potential therapeutic target in protecting newborn mammals against hypothermia.

beta-Arrestin1 mediates nicotinic acid-induced flushing, but not its antilipolytic effect, in mice.

Nicotinic acid is one of the most effective agents for both lowering triglycerides and raising HDL. However, the side effect of cutaneous flushing severely limits patient compliance. As nicotinic acid stimulates the GPCR GPR109A and Gi/Go proteins, here we dissected the roles of G proteins and the adaptor proteins, beta-arrestins, in nicotinic acid-induced signaling and physiological responses. In a human cell line-based signaling assay, nicotinic acid stimulation led to pertussis toxin-sensitive lowering of cAMP, recruitment of beta-arrestins to the cell membrane, an activating conformational change in beta-arrestin, and beta-arrestin-dependent signaling to ERK MAPK. In addition, we found that nicotinic acid promoted the binding of beta-arrestin1 to activated cytosolic phospholipase A2 as well as beta-arrestin1-dependent activation of cytosolic phospholipase A2 and release of arachidonate, the precursor of prostaglandin D2 and the vasodilator responsible for the flushing response. Moreover, beta-arrestin1-null mice displayed reduced cutaneous flushing in response to nicotinic acid, although the improvement in serum free fatty acid levels was similar to that observed in wild-type mice. These data suggest that the adverse side effect of cutaneous flushing is mediated by beta-arrestin1, but lowering of serum free fatty acid levels is not. Furthermore, G protein-biased ligands that activate GPR109A in a beta-arrestin-independent fashion may represent an improved therapeutic option for the treatment of dyslipidemia.

Leptin metabolically licenses T cells for activation to link nutrition and immunity.

Immune responses are highly energy-dependent processes. Activated T cells increase glucose uptake and aerobic glycolysis to survive and function. Malnutrition and starvation limit nutrients and are associated with immune deficiency and increased susceptibility to infection. Although it is clear that immunity is suppressed in times of nutrient stress, mechanisms that link systemic nutrition to T cell function are poorly understood. We show in this study that fasting leads to persistent defects in T cell activation and metabolism, as T cells from fasted animals had low glucose uptake and decreased ability to produce inflammatory cytokines, even when stimulated in nutrient-rich media. To explore the mechanism of this long-lasting T cell metabolic defect, we examined leptin, an adipokine reduced in fasting that regulates systemic metabolism and promotes effector T cell function. We show that leptin is essential for activated T cells to upregulate glucose uptake and metabolism. This effect was cell intrinsic and specific to activated effector T cells, as naive T cells and regulatory T cells did not require leptin for metabolic regulation. Importantly, either leptin addition to cultured T cells from fasted animals or leptin injections to fasting animals was sufficient to rescue both T cell metabolic and functional defects. Leptin-mediated metabolic regulation was critical, as transgenic expression of the glucose transporter Glut1 rescued cytokine production of T cells from fasted mice. Together, these data demonstrate that induction of T cell metabolism upon activation is dependent on systemic nutritional status, and leptin links adipocytes to metabolically license activated T cells in states of nutritional sufficiency.

Tissue engraftment of hypoxic-preconditioned adipose-derived stem cells improves flap viability.

Adipose-derived stem cells (ASCs) have the ability to release multiple growth factors in response to hypoxia. In this study, we investigated the potential of ASCs to prevent tissue ischemia. We found conditioned media from hypoxic ASCs had increased levels of vascular endothelial growth factor (VEGF) and enhanced endothelial cell tubule formation. To investigate the effect of injecting rat ASCs into ischemic flaps, 21 Lewis rats were divided into three groups: control, normal oxygen ASCs (10(6) cells), and hypoxic preconditioned ASCs (10(6) cells). At the time of flap elevation, the distal third of the flap was injected with the treatment group. At 7 days post flap elevation, flap viability was significantly improved with injection of hypoxic preconditioned ASCs. Cluster of differentiation-31-positive cells were more abundant along the margins of flaps injected with ASCs. Fluorescent labeled ASCs localized aside blood vessels or throughout the tissue, dependent on oxygen preconditioning status. Next, we evaluated the effect of hypoxic preconditioning on ASC migration and chemotaxis. Hypoxia did not affect ASC migration on scratch assay or chemotaxis to collagen and laminin. Thus, hypoxic preconditioning of injected ASCs improves flap viability likely through the effects of VEGF release. These effects are modest and represent the limitations of cellular and growth factor-induced angiogenesis in the acute setting of ischemia.