Effects of protein restriction during lactation on female rat metabolism and their offspring

Abstract

Resumo: Introdução: Diversas evidências apontam que injúrias em fases críticas do desenvolvimento do organismo, como o período intrauterino e o neonatal, elevam a probabilidade do desenvolvimento de síndrome metabólica na vida adulta, devido ao desenvolvimento do sistema regulador do balanço energético ocorrer neste período. Este processo, intitulado programação metabólica, pode ser explicado pelo conceito das Origens Desenvolvimentistas de Saúde e Doença (DOHaD), o qual, através de diversas evidências científicas, explica como os fatores ambientais primordiais podem induzir a alterações fisiológicas no organismo fetal, neonatal e de primeira infância e programar estas consequências ao longo da vida; e pela hipótese do fenótipo econômico. A hipótese do "fenótipo econômico" sugere que o desenvolvimento do feto é sensível ao ambiente nutricional, aumentando assim a chance de sobrevivência do indivíduo em condições nutricionais precárias e intermitentes, resultando num metabolismo pós-natal alterado. Porém, se houver grande disponibilidade de nutrientes após o período lactacional, o indivíduo torna-se susceptível ao surgimento de doenças metabólicas e cardiovasculares na idade adulta. Assim, a presente tese buscou avaliar o impacto da restrição proteica durante a lactação no metabolismo de ratas fêmeas adultas e seus efeitos na prole F2. Metodologia: A fim de entender os efeitos da restrição proteica no metabolismo de fêmeas adultas e seus descentes, ratas Wistar lactentes receberam dieta hipoproteica (4% de proteína) nos primeiros 14 dias da lactação, constituindo o grupo LP; enquanto o grupo controle recebeu dieta normoproteica (23% de proteína), compondo o grupo NP. Durante a idade adulta, um grupo de fêmeas sofreu eutanásia e os parâmetros metabólicos foram analisados. Outro grupo foi induzido ao cruzamento, com ratos controle externos ao experimento, e o metabolismo de sua prole macho foi analisado. Na vida adulta, as proles foram expostas a dieta normolipídica ou hiperlipídica, compondo quatro grupos: NPNF- F2, NPHF-F2, LPNF-F2 e LPHF-F2. Resultados: As fêmeas LP adultas apresentaram um fenótipo magro, com redução de peso corporal e estoques de gordura na vida adulta. Na prole F2, foi possível identificar um efeito transgeracional da dieta LP. Contudo, a programação metabólica foi eficiente em minimizar os impactos da dieta hiperlipídica no metabolismo da prole, com compensação hepática. Conclusão: A prole fêmea apresentou fenótipo magro enquanto a prole F2 apresentou efeito transgeracional da dieta no metabolismo hepático e na homeostase da glicose.

Abstract: Introduction: Several evidence indicate that injuries in critical phases of the organism's development, such as the intrauterine and neonatal period, increase the probability of developing metabolic syndrome in adult life, due to the development of the energy balance regulatory system occurring in this period. This process, called metabolic programming, can be explained by the concept of the Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD), which, through diverse scientific evidence, explains how primordial environmental factors can induce physiological changes in the fetal, neonatal and early childhood and program these consequences throughout life; and by the economic phenotype hypothesis. The "economic phenotype" hypothesis suggests that fetal development is sensitive to the nutritional environment, thus increasing the individual's chance of survival in poor and intermittent nutritional conditions, resulting in altered postnatal metabolism. However, if there is great availability of nutrients after the lactation period, the individual becomes susceptible to the emergence of metabolic and cardiovascular diseases in adulthood. Thus, the present thesis sought to evaluate the impact of protein restriction during lactation on the metabolism of adult female rats and its effects on the F2 offspring. Methodology: To understand the effects of protein restriction on the metabolismo of adult females and their offspring, infant Wistar rats received a low-protein diet (4% protein) in the first 14 days of lactation, constituting the LP group; while the control group received normoproteic diet (23% of protein), composing the NP group. During adulthood, a group of females was euthanized and metabolic parameters were analyzed. Another group was induced to cross, with control rats external to the experiment, and the metabolism of their male offspring was analyzed. In adulthood, the offspring were exposed to a normolipid or high fat diet, comprising four groups: NPNF-F2, NPHF-F2, LPNF-F2 and LPHF-F2. Results: Adult LP females showed a lean phenotype, with reduced body weight and fat stores in adulthood. In the F2 offspring, it was possible to identify a transgenerational effect of the LP diet. However, metabolic programming was efficient in minimizing the impacts of the high-fat diet on offspring metabolism, with hepatic overload. Conclusion: The female offspring showed a lean phenotype while the F2 offspring showed a transgenerational effect of the diet on hepatic metabolism and glucose homeostasis