Transmissão parental da obesidade, o envolvimento da microbiota

Abstract

RESUMO: INTRODUÇÃO Manuscrito 1: A obesidade é uma doença multifatorial, o estado nutricional e o sedentarismo são implicados como as maiores causas do aumento da mesma. Um novo conceito ligando o início da vida a doenças metabólicas na vida se mostrou como uma nova via de explicar a epidemia da obesidade. Seguindo esse conceito, intitulado "Developmental Origins of Health and Disease" (DOHaD), insultos durante o início da vida podem levar a doenças metabólicas na vida adulta. A gestação e a lactação são janelas onde esses insultos podem programar o metabolismo e a saúde metabólica de mulheres é especialmente importante durante essa fase. A obesidade materna durante essas fases pode programar o fenótipo da prole para o desenvolvimento da obesidade durante a vida adulta. Manuscrito 2: A microbiota intestinal corresponde a um conjunto de células que vive de forma simbiótica com o hospedeiro. Há pouco tempo foi descoberto que a microbiota apresenta efeitos no metabolismo do hospedeiro, influenciando a deposição de gordura e também a secreção de hormônios entéricos. Insultos no início da vida podem programar o metabolismo, mas a contribuição da microbiota para isso ainda não é clara. OBJETIVOS Manuscrito 1: Investigar o efeito da programação metabólica causada por pais obesos no fenótipo da vida adulta em ratas Wistar obesas. Manuscrito 2: Investigar o efeito do transplante de microbiota fecal durante o início da vida em ratas Wistar fêmeas. MÉTODOS Manuscrito 1: Para induzir obesidade, ratos Wistar foram cruzados e a prole teve seu tamanho de ninhada ajustado para 9 filhotes por mãe (NL) e 3 filhotes por mãe (SL). Esses filhotes foram cruzados com 90 dias de vida e a sua prole teve novamente o tamanho de ninhada ajustado, somente a prole fêmea foi usada, criando quatro grupos experimentais: Pais ninhada normal com prole ninhada normal (NLNL); Pais ninhada normal com prole redução de ninhada (NLSL); Pais ninhada reduzida com prole ninhada normal (SLNL); Prole ninhada reduzida com prole ninhada reduzida (SLSL). Manuscrito 2: Machos e fêmeas de ninhada normal foram cruzados com 90 dias de vida, ninhada normal (NL) com ninhada normal e ninhada reduzida com ninhada reduzida (SL). No 3° dia após o nascimento, a prole teve seu tamanho de ninhada ajustado para 9 filhotes (NL) ou 3 filhotes (SL), somente fêmeas foram utilizadas no experimento. Do 10° ao 25° dia de vida a prole recebeu gavagem de uma solução contendo as fezes diluídas da mãe oposta ou solução salina na mesma concentração. Quatro grupos experimentais foram criados de acordo com a condição de obesidade no início da vida e o transplante de microbiota fecal: Prole de ninhada normal que recebeu solução salina (NLS); prole de ninhada normal que recebeu microbiota fecal diluída (NLM); prole de ninhada reduzida que recebeu salina (SLS); prole de ninhada reduzida que recebeu solução de microbiota fecal diluída (SLM). RESULTADOS E DISCUSSÃO Manuscrito 1: Superalimentação no início da vida causou aumento do peso corporal do 21° ao 90° dia de vida. Obesidade parental causou aumento na deposição de gordura em SLNL e SLSL. Também causou diminuição nos níveis de colesterol total e HDL-C em SLNL e SLSL, levando a um aumento do risco de aterosclerose medido pelo índice casteli I e II. SLSL teve hiperinsulinemia de jejum comparado com todos os grupos experimentais e resistência à insulina. NLSL e SLSL tiveram diminuída secreção de insulina em 5.6,8.3 e 16 mmol/L de glicose. NLSL teve aumento da resposta colinérgica a acetilcolina e responda diminuída ao antagonista do receptor M3 4-DAMP. Todos os grupos tiveram resposta adrenérgica diminuída a adrenalina e a um antagonista do receptor ?2 comparado a NLNL. Manuscrito 2: O transplante de microbiota fecal levou a uma diminuição do ganho de peso durante a vida e aumento dos depósitos de gordura no grupo SLM. Esses animais tiveram aumento do HDL-C e níveis totais de colesterol, refletindo num risco menor de aterosclerose estimado pelo índice castelli I e II. Animais NLM mostram o efeito oposto. Obesidade no início da vida causou intolerância a glicose nos grupos SLS e SLM, mas o transplante de microbiota fecal protegeu contra a resistência a insulina em animais SLM. Todos os grupos tiveram aumento da resposta secretória em 5.6 e 8.3 mmol/L de glicose comparados com NLS, o transplante de microbiota fecal diminuiu esse valor em 16.7 mmol/L de glicose nos grupos NLM e SLM. O transplante de microbiota fecal levou a uma diminuída resposta insulinotrópica colinérgica. Animais NLM mostraram aumento da resposta insulinoestática adrenérgica, animais SLM mostraram uma resposta contrária no mesmo parâmetro. CONCLUSÕES Manuscrito 1: Obesidade Parental programou disfunção metabólica em ratas Wistar, com menor resposta colinérgica e adrenérgica. Manuscrito 2: Transplante de microbiota fecal durante o inicio da vida protegeu contra disfunção das ilhotas pancreáticas causadas por obesidade em ratas Wistar

ABSTRACT: INTRODUCTION Manuscript 1: A new prospect to study obesity is that early life insults program metabolic diseases later in life. Obesity is transmitted to the following generation, and females were especially important in this transmission, whereas the offspring can be programmed to obesity because of the parental metabolic health. Manuscript 2: Intestinal microbiota is involved in many physiological process. Recently, it has been implied that the microbiota is involved in obesity onset. The first contact happens during early life but the effects of microbiota in metabolic programming at adulthood are still not understood. AIMS Manuscript 1: The aim of this work was to evaluate the effects of parental obesity metabolic programming in the metabolic health of female lean and obese rats. Manuscript 2: The aim of this work was to evaluate the transplantation of fecal microbiota during lactation to female offspring rats from lean and obese mothers. Obese parents were induced by litter reduction during the lactational period. METHODS Manuscript 1: To induce obesity, wistar rats were mated and the offspring had their litter size adjusted to 9 pups per dam (NL) and 3 pups per dam (SL). Those were mated at 90th days old and the offspring had their litter size adjusted, only female offspring were used, creating four experimental groups: Normal Litter parents with normal litter offspring (NLNL); Normal Litter parents with Small Litter offspring (NLSL); Small Litter parents with Normal Litter offspring (SLNL) and Small Litter Parents with Small Litter offspring (SLSL). Early overfeeding caused increased body weight at 21th and 90th days old. Manuscript 2: At 90th days old, NL and SL males and females (parents), from different litters, were mated, NL male vs NL female; SL male vs SL female. At birth, the litter was standardized in the 3rd day of life to NL or SL, only females were used. From the 10th until the 25th day of life the offspring received gavage of a solution containing the diluted feces of the opposite dam or saline solution in the same concentration. Four experimental groups were created using early life obesity condition and transplantation of fecal microbiota; normal litter offspring that received saline (NLS), normal litter offspring that received diluted fecal microbiota (NLM), small litter offspring that received saline (SLS), small litter offspring that received diluted fecal microbiota (SLM). RESULTS AND DISCUSSION Manuscript 1: Early overfeeding caused increased body weight at 21th and 90th days old. Parental obesity caused increased fat deposition at adulthood in SLNL and SLSL. It also caused decreased total cholesterol and HDL-C levels in SLNL and SLSL groups, leading to increased atherosclerosis risk as evaluated by castelli index I and II. SLSL had fasting hyperinsulinemia compared with all groups and insulin resistance. NLSL and SLNL had decreased insulin secretion at 5.6, 8.3 and 16.7 mmol/L of glucose. NLSL had increased cholinergic response to acetylcholine and decreased response to M3 antagonist 4-DAMP. All groups had lower adrenergic response compared with NLNL to adrenaline and an ?2 antagonist. Manuscript 2: Fecal microbiota transplantation caused decreased body weight gain during life and increased fat deposition in the SLM group. SLM animals had increased HDL-C and total cholesterol levels, reflecting in lower atherosclerosis risk assessment by the castelli index I and II. By the other hand, NLM animals showed the opposite effect. Early life obesity caused glucose intolerance in SLS and SLM groups, but fecal microbiota transplantation protected against insulin resistance in SLM animals. All groups had increased secretory response of insulin in 5.6 and 8.3 mmol/L of glucose compared with NLS, but fecal microbiota transplantation lowered this value in 16.7 mmol/L of glucose in NLM and SLM groups. Fecal microbiota transplantation lead to decreased cholinergic insulinotropic response. NLM animals showed increased adrenergic insulinostatic response, SLM animals showed an opposite response to the same parameter. CONCLUSIONS Manuscript 1: Parental obesity programmed metabolic dysfunction in female wistar rats, with lower cholinergic and adrenergic pancreatic response. Manuscript 2: Fecal microbiota transplantation caused protection against pancreatic islet dysfunction caused by obesity in early life