Desnutrição protéica perinatal : resistência ao desenvolvimento da obesidade

Abstract

RESUMO: Insultos nutricionais no início da vida têm sido associados ao desenvolvimento de doenças metabólicas na vida adulta, como a obesidade e diabetes tipo 2. O conceito DOHaD (Developmental Origins of Health ans Diseases) descreve, por meio de pesquisas experimentais e epidemiológicas, como eventos em fases sensíveis do desenvolvimento provocam alterações fisiológicas no organismo, programando-o para consequências a longo prazo. Em roedores, o pico de desenvolvimento dos órgãos e sistemas, como Sistema Nervoso Central, ocorre nas primeiras semanas de lactação. A restrição proteica é considerada um modelo bem estabelecido para o estudo da programação metabólica, e sabe-se que a prole de mães que passaram por restrição de proteínas durante os 2/3 iniciais da lactação apresenta um fenótipo magro na vida adulta associado a intolerância à glicose, hipoinsulinemia, redução da secreção de insulina pelas ilhotas pancreáticas e alterações na atividade do Sistema Nervoso Autonômico. Este perfil pode ser extremamente vulnerável a uma mudança nutricional na vida adulta, principalmente à exposição a uma dieta hiperlipídica. Avaliar o impacto de uma dieta rica em gordura no metabolismo de animais programados no início da vida com uma dieta hipoproteica. Ratos Wistar machos e fêmeas, de 80 e 70 dias de vida, foram obtidos do Biotério Central da Universidade Estadual de Maringá e colocados para cruzar na proporção de um macho para três fêmeas no Biotério Serotial do Laboratório de Biologia Celular da Secreção, após cinco dias de adaptação. Detectada a prenhez, as ratas foram colocadas em caixas individuais e, ao nascimento, as ninhadas foram padronizadas para oito filhotes por mãe e foram divididas em dois grupos experimentais. Mães controles (n=12) receberam dieta comercial, normoproteica (NP; 23% de proteína; Nuvital®; Curitiba/PR, Brazil) por toda a lactação e mães desnutridas (n= 12) receberam dieta hipoproteica (LP; 4% de proteína) nos primeiros 14 dias de lactação. Aos 21 dias os animais foram desmamados e mantidos com dieta controle até os 60 dias de vida. Nessa idade, a prole de mães NP e LP recebeu dieta normolipídica (NF; 4.5% de gordura; Nuvital®; Curitiba/PR, Brazil) ou dieta hiperlipídica (HF; 35% de gordura) até os 90 dias. Durante todo o período experimental os animais foram mantidos sob temperatura (23 ± 2ºC) e fotoperíodo (7:00 a.m. to 7:00 p.m., ciclo claro) controlados. Com 90 dias, os animais passaram pelo teste de tolerância à glicose intravenoso e teste de tolerância à insulina intraperitoneal, ambos realizados por meio de uma cânula implantada por procedimento cirúrgico na veia jugular direita do rato. Esses animais foram posteriormente anestesiados e eutanasiados para o isolamento das ilhotas pancreáticas com o objetivo de estudar a secreção de insulina frente a diferentes concentrações de glicose, antagonistas e agonistas muscarínicos e adrenérgicos. Outro grupo de animais, aos 90 dias de vida, foi submetido ao registro elétrico dos nervos vago e esplâncnico e posterior retirada dos principais estoques de gorduras. Os dados foram expressos como média ± erro padrão e analisados através de test t de Student ou ANOVA de duas vias com pós teste de Tukey, com intervalo de confiança de 95%. O programa utilizado foi GraphPad Prism, versão 6.01. A restrição proteico-calórica na lactação provocou baixo peso corporal, menores estoques de gordura, intolerância à glicose, hipoinsulinemia, elevada sensibilidade à insulina, redução da secreção de insulina e alteração do Sistema Nervoso Autonômico na prole aos 90 dias de vida. Animais NP que ingeriram dieta HF na vida adulta apresentaram-se com elevado ganho de peso corporal, aumento nos estoques de gordura, alterações no metabolismo da glicose e na secreção de insulina pelas ilhotas pancreáticas. Interessantemente, os animais LP alimentados com dieta HF na vida adulta também apresentaram elevado peso corporal, acúmulo de gorduras e alterações na homeostase glicêmica, porém, com menor magnitude em relação ao grupo NP/HF. Além disso, animais LP/HF têm elevada sensibilidade à insulina. Esses resultados sugerem que os animais desnutridos no início da vida apresentam um mecanismo de proteção ao desenvolvimento de obesidade e disfunções metabólicas exacerbadas na vida adulta, induzidas por uma dieta obesogênica. Provavelmente, o aumento na expressão dos receptores de glicose dependentes de insulina, GLUT-4, e o aumento na atividade do Sistema Nervoso Simpático dos animais LP são as chaves do mecanismo de resistência apresentado frente a dieta HF. Restrição proteica na lactação promove resistência ao desenvolvimento de obesidade exacerbada induzida por dieta hiperlipídica na vida adulta.

ABSTRACT: Early life nutritional insults have been associated with the development of metabolic diseases in adulthood, such as obesity and type 2 diabetes. The DOHaD concept (Origins of Health Development and Disease) describes, through experimental and epidemiological research, how events in sensitive stages of development cause physiological changes in the body, scheduling it for long-term consequences. In rodents, the peak development of organs and systems, such as the Central Nervous System, occurs in the first weeks of lactation. Protein restriction is considered to be a well-established model for the study of metabolic schedule, and it is known that the offspring of mothers who have undergone protein restriction during the initial 2/3 of lactation has a lean phenotype in adulthood associated with glucose intolerance, hypoinsulinemia, reduction of insulin secretion by pancreatic islets and alterations in the activity of the Autonomic Nervous System. This profile can be extremely vulnerable to nutritional change in adult life, especially exposure to a high-fat diet. Evaluate the impact of a high-fat diet on the metabolism of animals programmed in early life with a low-protein diet. Male and female Wistar rats, 80 and 70 days old, were obtained from the Central Biotério of the State University of Maringá and placed to cross in the ratio of one male to three females in the Serotial Biotério of the Laboratory of Cellular Biology of Secretion, after five days of adaptation. When the pregnancy was detected, the dams were placed in individual cages and, at birth, the litters were standardized to eight pups per dam and were divided into two experimental groups. Controlled mothers (n = 12) received a commercial diet (NP, 23% protein, Nuvital®, Curitiba / PR, Brazil) throughout the lactation and malnourished mothers (n = 12) received a low-protein diet (LP, 4% Protein) during the first 14 days of lactation. At 21 days, the animals were weaned and kept on a control diet until 60 days of age. At this age, the offspring of NP and LP mothers received a normolipid diet (NF, 4.5% fat, Nuvital®, Curitiba / PR, Brazil) or a high-fat diet (HF, 35% fat) until 90 days of age. Throughout the experimental period the animals were kept under controlled temperature (23 ± 2 ºC) and photoperiod (7:00 a.m. to 7:00 p.m., light cycle). At 90 days, the animals underwent the intravenous glucose tolerance test and intraperitoneal insulin tolerance test, both performed by means of a cannula implanted by surgical procedure in the right jugular vein of the rat. These animals were subsequently anesthetized and euthanized for the isolation of pancreatic islets to study the insulin secretion with different glucose concentrations, antagonists and agonists of muscarinic and adrenergic receptors. Another batch of animals, at 90 days of age, was submitted to electrical recording of the vagus and splanchnic nerves and subsequent removal of the main fat stores. Data were expressed as mean ± standard error and analyzed by Student t test or two-way ANOVA with Tukey test powders, with a 95% confidence interval. The program used was GraphPad Prism, version 6.01. Protein-caloric restriction during lactation caused low body weight, lower fat stores, glucose intolerance, hypoinsulinemia, high insulin sensitivity, reduced insulin secretion and alteration of the Autonomic Nervous System in offspring at 90 days of life. NP animals fed with HF diet in adulthood presented high body weight gain, increased fat stores, changes in glucose metabolism and insulin secretion by pancreatic islets. Interestingly, LP animals fed with HF diet in adult life also presented high body weight, accumulation of fats and alterations in glycemic homeostasis, but with smaller magnitude compared to NP/HF group. In addition, LP/HF animals have high insulin sensitivity. These results suggest that malnourished animals in early life present a protective mechanism against the development of obesity and exacerbated metabolic dysfunctions in adulthood, induced by an obesogenic diet. Increased expression of insulin-dependent glucose receptors, GLUT-4, and the increase in the activity of the Sympathetic Nervous System of LP animals are probably the keys to the resistance mechanism presented against the HF diet. Protein restriction during lactation promotes resistance to the development of exacerbated obesity induced by high-fat diet at adulthood.