Análise metabolômica do leite de ratas wistar submetidas à dieta de restrição proteico-calórica durante a lactação

Abstract

RESUMO: O conceito DOHaD (do inglês Developmental Origins of Health and Disease) propõe que exposições ambientais durante fases críticas do desenvolvimento, como a gestação, lactação e puberdade, podem resultar em modificações metabólicas duradouras, predispondo os indivíduos a distúrbios crônicos na vida adulta. A lactação é uma fase crucial de programação metabólica, podendo determinar se um indivíduo terá um fenótipo saudável ou ser mais propenso a doenças, como a síndrome cardiometabólica. Além disso, a dieta pobre em proteínas (LP) altera a composição do leite e afeta o crescimento dos filhotes alterando sua resposta metabólica, podendo induzir sintomas de síndrome cardiometabólica na vida adulta dos filhotes. Apesar de ser uma dieta amplamente utilizada em pesquisas no contexto do conceito DOHaD, pouco se estuda sobre como essa intervenção afeta a saúde materna, especialmente levando em conta que a dieta e saúde da mãe afeta diretamente a composição do leite, impactando o desenvolvimento da prole. Hipotetizamos que a exposição a dieta LP desorganiza o controle cardiometabólico das ratas lactentes e também a composição de metabólitos do seu leite. Portanto o objetivo deste estudo foi realizar uma análise metabolômica do leite de ratas alimentadas com dieta LP e avaliar o perfil cardiometabólico da mãe logo após a lactação, a fim de entender melhor os impactos dessa intervenção na programação metabólica dos filhotes. Para tal, após uma semana de adaptação, foi realizado o cruzamento das fêmeas com machos. Após a confirmação de prenhez as fêmeas foram alocadas em gaiolas individuais e após o nascimento, foram divididas em dois grupos: Controle (C) com dieta comercial padrão de 20,5% de proteína, ou Low-Protein (LP) com 4% de proteína por duas semanas, sendo então expostas novamente a dieta controle. O leite foi coletado nos dias 7, 14 e 21 da lactação para análise metabolômica exploratória. Após a lactação, foram realizadas: a pletismografia de cauda, a fim de determinar a pressão arterial sistólica; os testes de tolerância à insulina (ipITT) e tolerância a glicose (oGTT), para avaliar o metabolismo da glicose das mães; e eutanásia para coleta e pesagem de tecidos e coleta de sangue total, onde foi avaliado o perfil lipídico e glicemia de jejum. As ratas do grupo LP apresentaram perda de peso durante a intervenção dietética, com um efeito catch up após o retorno da dieta padrão. A dieta LP causou aumento de pressão arterial, sensibilidade a insulina e glicemia de jejum, e redução na adiposidade e triglicerídeos nas mães. O estudo de metabolômica revelou diferenciação clara entre os leites de cada grupo. A análise de K-means mostrou padronização consistente na formação dos clusters, com as amostras do grupo LP se agrupando de um lado e o C do outro, comprovando diferença significativa entre o leite de cada grupo. O grupo LP mostrou aumento nos níveis de progesterona, nicotinamida, LPE 18:0 e SM 18:1;O2/16:0 nos dias 7 e 14 de coleta, assim como redução de 17-beta-Estradiol durante o mesmo período. Em conjunto, os resultados demonstram que a dieta hipoproteica durante a lactação induz alterações significativas no perfil cardiometabólico materno e na composição de metabólitos do leite, incluindo modificações hormonais e lipídicas, especialmente nas fases iniciais da lactação.

ABSTRACT: The DOHaD concept (Developmental Origins of Health and Disease) proposes that environmental exposures during critical periods of development, such as gestation, lactation, and puberty, can result in long-lasting metabolic modifications, predisposing individuals to chronic disorders in adulthood. Lactation is a crucial period of metabolic programming, potentially determining whether an individual develops a healthy phenotype or becomes more susceptible to conditions such as cardiometabolic syndrome. In addition, a low-protein (LP) diet alters milk composition and affects offspring growth by modifying their metabolic responses, potentially inducing cardiometabolic syndrome-related symptoms in adulthood. Despite being widely used in DOHaD models, little is known about how this intervention affects maternal health, particularly considering that maternal diet and health directly influence milk composition and, consequently, offspring development. Therefore, the aim of this study was to perform a metabolomic analysis of the milk from dams fed a LP diet and to evaluate the maternal cardiometabolic profile immediately after lactation, in order to better understand the impact of this intervention on offspring metabolic programming. After one week of adaptation, females were mated with males. Following pregnancy confirmation, dams were housed individually and, after delivery, divided into two groups: Control (C), fed a standard commercial diet containing 20.5% protein, or Low-Protein (LP), with 4% protein diet for two weeks, after which all animals were returned to the control diet. Milk samples were collected on lactation days 7, 14, and 21 for exploratory metabolomic analysis. After lactation, tail plethysmography was performed, to determine systolic blood pressure, along with intraperitoneal insulin tolerance (ipITT) and oral glucose tolerance (oGTT) tests to assess maternal glucose metabolism. Animals were then euthanized for tissue and blood collection, allowing evaluation of lipid profile and fasting glycemia. LP dams exhibited weight loss during the dietary intervention, followed by a catch-up effect after returning to the standard diet. The LP diet increased blood pressure, insulin sensitivity, and fasting glycemia, while reducing adiposity and triglyceride levels in the dams. Metabolomic analysis revealed a clear differentiation between milk samples from each group. K-means analysis showed consistent clustering, with LP samples grouping separately from controls, confirming significant differences in milk composition. The LP group exhibited increased levels of progesterone, nicotinamide, LPE 18:0, and SM 18:1;O2/16:0 on lactation days 7 and 14, as well as reduced levels of 17?-estradiol during the same period. Overall, these results demonstrate that a low-protein diet during lactation induces significant alterations in the maternal cardiometabolic profile and in milk metabolomic composition, particularly during the early stages of lactation.