Efeito da desnutrição intrauterina no hipotálamo de ratos adultos: uma abordagem proteômica e metabolômica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pedroso, Amanda Paula [UNIFESP]
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFESP
Texto Completo: https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=1865834
https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/48636
Resumo: Evidências epidemiológicas e experimentais têm indicado que uma condição nutricional desfavorável durante períodos críticos do desenvolvimento poderia alterar permanentemente a estrutura e função de órgãos e tecidos, predispondo ou "programando metabolicamente" os indivíduos para o aparecimento de doenças na idade adulta. Diversos estudos apontam para a existência de uma relação entre obesidade na idade adulta e baixo peso ao nascimento. Esta relação poderia estar associada a alterações na estrutura e função dos centros reguladores do apetite no cérebro. Em trabalhos realizados em nosso laboratório, verificou-se em filhotes adultos de ratas desnutridas durante a gestação, defeito na ação central da insulina e da serotonina, importantes mediadores anorexígenos que atuam no hipotálamo, região cerebral que tem um papel-chave na regulação da homeostase energética. Os resultados indicaram a ocorrência de "programação" das vias de regulação do apetite no hipotálamo devido ao período de restrição alimentar durante a vida intrauterina. Além disso, observou-se que as consequências da desnutrição precoce no hipotálamo diferiram entre fêmeas e machos. No presente estudo, buscamos ampliar a investigação dos efeitos da desnutrição intrauterina sobre a prole adulta, realizando a análise proteômica e metabolômica do hipotálamo.Utilizamos um modelo de 50% de restrição proteico-energética durante todo o período de gestação para avaliar os efeitos de longo prazo da restrição do crescimento intrauterino (IUGR) no proteoma e metaboloma do hipotálamo de ratos de ambos os gêneros. Ratos desnutridos apresentaram baixo peso ao nascimento. Na idade adulta, ratos desnutridos de ambos os sexos mostraram a ingestão de alimentos e massa corporal semelhantes aos respectivos controles, e apenas os machos desnutridos apresentaram aumento dos depósitos de gordura. Além disso, as fêmeas desnutridas apresentaram hiperglicemia e aumento sérico de IL-1ß, enquanto que machos desnutridos mostraram hipoglicemia e hiperleptinemia. Não foram observadas alterações nos níveis de citocinas inflamatórias no hipotálamo. A análise dos resultados da análise proteômica e metabolômica do hipotálamo mostrou alteração na expressão de 15 proteínas e nos níveis de 13 metabólitos em fêmeas desnutridas, enquanto machos desnutridos apresentaram alterações em 26 proteínas e 22 metabólitos. A análise simultânea de vias metabólicas associadas a essas alterações foi realizada. Os resultados mostraram efeitos distintos de restrição de crescimento intrauterino entre ratos de ambos os gêneros na idade adulta. As fêmeas apresentaram alterações nas enzimas do metabolismo de glutamato, indicando acúmulo de glutamato devido à diminuição da formação de GABA e glutamina, assim como formação de alfa-cetoglutarato prejudicada. O ciclo do ácido cítrico também mostrou sinais de alterações nas fêmeas, com níveis diminuídos de alfa-cetoglutarato indicando falhas no ciclo. Uma compensação parece ter ocorrido pelo aumento do fluxo de glicose através da glicólise levando a um aumento nos níveis de piruvato que seria posteriormente convertido em oxaloacetato. Por outro lado, os machos desnutridos apresentaram sinais de glicólise prejudicada e diminuição da formação de acetil-CoA a partir de piruvato. Uma compensação pode ter ocorrido, visto que os níveis de citrato e alfa-cetoglutarato desidrogenase apresentaram-se aumentados. Entretanto, os machos também apresentaram sinais de prejuízo na produção de ATP na cadeia respiratória. Outros experimentos são necessários para determinar os mecanismos relacionados à existência de dimorfismo sexual na resposta do hipotálamo frente à restrição de crescimento intrauterino.
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Em trabalhos realizados em nosso laboratório, verificou-se em filhotes adultos de ratas desnutridas durante a gestação, defeito na ação central da insulina e da serotonina, importantes mediadores anorexígenos que atuam no hipotálamo, região cerebral que tem um papel-chave na regulação da homeostase energética. Os resultados indicaram a ocorrência de "programação" das vias de regulação do apetite no hipotálamo devido ao período de restrição alimentar durante a vida intrauterina. Além disso, observou-se que as consequências da desnutrição precoce no hipotálamo diferiram entre fêmeas e machos. No presente estudo, buscamos ampliar a investigação dos efeitos da desnutrição intrauterina sobre a prole adulta, realizando a análise proteômica e metabolômica do hipotálamo.Utilizamos um modelo de 50% de restrição proteico-energética durante todo o período de gestação para avaliar os efeitos de longo prazo da restrição do crescimento intrauterino (IUGR) no proteoma e metaboloma do hipotálamo de ratos de ambos os gêneros. Ratos desnutridos apresentaram baixo peso ao nascimento. Na idade adulta, ratos desnutridos de ambos os sexos mostraram a ingestão de alimentos e massa corporal semelhantes aos respectivos controles, e apenas os machos desnutridos apresentaram aumento dos depósitos de gordura. Além disso, as fêmeas desnutridas apresentaram hiperglicemia e aumento sérico de IL-1ß, enquanto que machos desnutridos mostraram hipoglicemia e hiperleptinemia. Não foram observadas alterações nos níveis de citocinas inflamatórias no hipotálamo. A análise dos resultados da análise proteômica e metabolômica do hipotálamo mostrou alteração na expressão de 15 proteínas e nos níveis de 13 metabólitos em fêmeas desnutridas, enquanto machos desnutridos apresentaram alterações em 26 proteínas e 22 metabólitos. A análise simultânea de vias metabólicas associadas a essas alterações foi realizada. Os resultados mostraram efeitos distintos de restrição de crescimento intrauterino entre ratos de ambos os gêneros na idade adulta. As fêmeas apresentaram alterações nas enzimas do metabolismo de glutamato, indicando acúmulo de glutamato devido à diminuição da formação de GABA e glutamina, assim como formação de alfa-cetoglutarato prejudicada. O ciclo do ácido cítrico também mostrou sinais de alterações nas fêmeas, com níveis diminuídos de alfa-cetoglutarato indicando falhas no ciclo. Uma compensação parece ter ocorrido pelo aumento do fluxo de glicose através da glicólise levando a um aumento nos níveis de piruvato que seria posteriormente convertido em oxaloacetato. Por outro lado, os machos desnutridos apresentaram sinais de glicólise prejudicada e diminuição da formação de acetil-CoA a partir de piruvato. Uma compensação pode ter ocorrido, visto que os níveis de citrato e alfa-cetoglutarato desidrogenase apresentaram-se aumentados. Entretanto, os machos também apresentaram sinais de prejuízo na produção de ATP na cadeia respiratória. Outros experimentos são necessários para determinar os mecanismos relacionados à existência de dimorfismo sexual na resposta do hipotálamo frente à restrição de crescimento intrauterino. Epidemiological and experimental evidences have indicated that an insufficient nutrient supply during critical periods of development may change the structure and function of some organs and tissues permanently, predisposing individuals to the onset of diseases in adulthood. Several studies point to the existence of a relationship between obesity in adulthood and low birth weight. This relationship could be associated with changes in the structure and function of appetite regulatory centers in the brain. We have shown that female rats submitted to undernutrition during pregnancy showed impairment in the central actions of insulin and serotonin, important anorexigenic mediators which act at the hypothalamus, the brain region that plays a key role in regulating energy homeostasis. The results indicated the "programming" of hypothalamic pathways regulating food intake due to food restriction during intrauterine life. Furthermore, we and others have shown that the effects of metabolic programming due to intrauterine malnutrition are gender specific. In this study, we investigated the effects of intrauterine malnutrition on adult offspring, performing proteomics and metabolomics analysis of the hypothalamus. An animal model of 50% protein-energy restriction throughout pregnancy was used to evaluate the long term effects of intrauterine growth restriction (IUGR) on hypothalamic proteome and metabolome of female and male rats. Undernourished rats had low body weight at birth. In adulthood, undernourished rats of both genders showed food intake and body mass similar to the respective controls, and only undernourished males showed increased white fat depots. Additionally, undernourished females exhibited hyperglycemia and increased serum IL-1ß, while undernourished males showed hypoglycemia and hyperleptinemia. There were no changes in the levels of inflammatory cytokines in the hypothalamus. Proteomics and metabolomics analysis of the hypothalamus showed altered expression of 15 proteins and altered levels of 13 metabolites in undernourished females, while undernourished males showed changes in 26 proteins and 22 metabolites. A joint analysis of pathways associated with these alterations was performed. The results showed distinct effects of intrauterine growth restriction between male and female adult rats. The females showed enzymatic alterations of glutamate metabolism pointing to glutamate accumulation due to decreased transformation in GABA and glutamine as well as decreased generation of alfa-ketoglutarate. The TCA cycle also showed signs of alterations in the females, with decreased levels of alfa-ketoglutarate pointing to cycle impairment. This may have been compensated by increased flow of glucose through glycolysis leading to increased pyruvate levels to undergo carboxylation to oxaloacetate. On the other hand, the males showed signs of impaired glycolysis and acetyl-CoA generation from pyruvate. Compensation may have occurred, as levels of citrate and alfa-ketoglutarate dehydrogenase were elevated. However, the males showed signs of impaired ATP production at the respiratory chain level. Further experiments are warranted to ascertain the mechanisms undergoing gender dimorphism in the hypothalamic response to IUGR.Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Ribeiro, Eliane Beraldi [UNIFESP]Tashima, Alexandre Keiji [UNIFESP]http://lattes.cnpq.br/3395922547042342http://lattes.cnpq.br/6518739448365292http://lattes.cnpq.br/2342270617306650Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Pedroso, Amanda Paula [UNIFESP]2018-07-30T11:53:17Z2018-07-30T11:53:17Z2015-01-29info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion120 f.application/pdfhttps://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=1865834PEDROSO, Amanda Paula. Efeito da desnutrição intrauterina no hipotálamo de ratos adultos: uma abordagem proteômica e metabolômica. 2015. 120 f. Tese (Doutorado em Nutrição) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, 2015.https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/48636porSão Pauloinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESP2024-09-12T16:39:07Zoai:repositorio.unifesp.br/:11600/48636Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.unifesp.br/oai/requestbiblioteca.csp@unifesp.bropendoar:34652024-09-12T16:39:07Repositório Institucional da UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)false
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