Tese de doutorado
Sobrecarga de frutose nos genitores: impactos cardiometabólicos e neuroimunes sobre a prole
Autor
Santos, Camila Paixão dos
Institución
Resumen
O objetivo deste estudo foi avaliar parâmetros cardiometabólicos, neuroimunes e de estresse oxidativo na prole de ratos Wistar submetidos ao consumo crônico de frutose, bem como o papel do reflexo anti-inflamatório colinérgico, por meio da esplenectomia, nas possíveis alterações da prole. Inicialmente, ratos Wistar foram submetidos à sobrecarga de frutose (10%) na água de beber (dos 30 aos 90 dias de vida, 4 machos e 12 fêmeas) por ou a dieta padrão por um período de 60 dias, sendo acasalados após esse período. A sobrecarga de frutose dos genitores foi mantida até o final da lactação. O dia de nascimento da prole foi considerado dia 0 do estudo, o qual foi divido em 3 protocolos. No protocolo 1 foi avaliada a prole ao nascer de ratos tratados com água (CN, n=24) ou frutose (FN, n=24). No protocolo 2 foi avaliada a prole de ratos tratados com água ou frutose (n=10/tempo/por grupo; n=5/sexo) com 21 (desmame, C21 e F21), 28 (C28 e F28) e 51 dias de vida (C51 e F51). No protocolo 3 foi realizada a esplenectomia no dia do desmame na prole de animais tratados com frutose (FE51, n=10, n=5/sexo), sendo as avaliações realizadas aos 51 dias de vida. No nascimento (protocolo 1), a prole de genitores frutose apresentou baixo peso ao nascer (FN: 6±0,04 vs. CN: 7±0,06 g), aumento do balanço simpatovagal cardíaco (FN: 0,7±0,08; vs. CN: 0,3±0,04), acompanhado de aumento de TNF-α e IL-6 e redução da razão IL-10/TNF-α (FN: 3,0±0,2 vs. CN: 4,6±0,8) em tecido esplênico e aumento de pró oxidantes, peróxido de hidrogênio plasmático e ânion superóxido cardíaco, e redução de antioxidantes no coração (catalase e capacidade antioxidante não enzimática, FRAP). No protocolo 2, foi observado aumento de peso corporal no desmame na prole frutose, sem alteração nos demais tempos. Em relação ao perfil metabólico, a prole de genitores frutose apresentou aumento de tecido adiposo branco e marrom com 51 dias de vida em relação a prole controle. Houve aumento de triglicerídeos em 21 e 51 dias de vida (123±12 vs. C51: 96±4,1 mg/dl) da prole frutose em relação à prole controle do mesmo tempo. Somado a isso, redução da sensibilidade à insulina foi observada na prole frutose em todos os tempos estudos. O consumo de frutose dos genitores, induziu prejuízo hemodinâmico em sua prole a partir dos 28 dias de vida até o final do protocolo, evidenciado pelo aumento de pressão arterial sistólica, diastólica e média (F51: 110±2,3 vs. C51: 103±1,4 mmHg). Somado a isso, prejuízo autonômico foi observado na prole frutose em relação à controle, evidenciado por desbalanço simpatovagal cardíaco (F51: 0,73±0,08 vs. C51: 0,38±0,05) e redução da sensibilidade barorreflexa tanto para as respostas bradicárdicas e quanto para as respostas taquicárdicas desde os 21 até os 51 dias de vida; além da variância e do componente de baixa frequência (simpático vascular) da pressão arterial estarem aumentados aos 28 e 51 dias de vida. Adicionalmente, um aumento da expressão proteica do receptor da subunidade α7 do receptor nicotínico de acetilcolina no tecido esplênico foi observada na prole frutose aos 21 dias de vida (F21: 132±8 vs. C21: 100±5 %C21). Com relação ao perfil inflamatório, foi observado desbalanço na razão IL-10/TNF-α prole frutose aos 21 e 51 dias de vida (F51: 0,5±0,02 vs. C51: 0,7±0,05) no plasma e aos 51 dias de vida (F51: 2,4±0,2 vs. C51: 3,6±0,4) em tecido cardíaco. Aos 51 dias de vida a prole frutose apresentou aumento significativo de TNF-α e IL-6 no tecido esplênico. Por fim, um desbalanço redox foi observado na prole dos genitores frutose, havendo redução da atividade da catalase e da capacidade antioxidante não enzimática e aumento de lipoperoxidação (F51:1374±142 vs. C51: 921±125 cps/mg proteína) sistemicamente aos 51 dias de vida, redução da atividade da enzima antioxidante superóxido dismutase nos tecidos esplênico e cardíaco aos 51 dias de vida e aumento da oxidação de proteínas em tecido cardíaco em todos os tempos avaliados quando comparada aos seus respectivos controles (F21: 8,0±0,4; F28: 7,3±0,4; F51: 6,6±0, vs. C21: 4,7±0,4; C28: 6,0±0,3; C51: 5,5±0,2 nmol/mg proteína). No protocolo 3 observamos que a esplenectomia na prole de genitores frutose: melhorou o perfil metabólico, normalizando o peso dos tecidos adiposos branco e marrom, os triglicerídeos sanguíneos (FE51: 96±6 mg/dl) e a sensibilidade à insulina; reduziu a pressão arterial (FE51: 99±3,8 mmHg); atenuou o prejuízo autonômico, normalizando o balanço simpatovagal cardíaco (FE51: 0,51±0,08) e as respostas reflexas bradicárdicas e taquicárdicas do barorreflexo; atenuou o desbalanço inflamatório sistêmico, evidenciado por normalização da razão IL-10/ TNF-α (FE51: 0,64±0,07); normalizou o aumento da razão NFKBNuclear/NFKB citoplasmático no tecido cardíaco; normalizou a lipoperoxidação sistemicamente, assim como normalizou as alterações nos antioxidantes e no dano a proteínas no tecido cardíaco. Concluindo, os resultados do presente estudo demonstraram que o consumo excessivo de frutose dos genitores induziu disfunções autonômicas e nos perfis inflamatório e estresse oxidativo acompanhada de prejuízo metabólico e hemodinâmico na prole. Adicionalmente, as disfunções neuroimunes (autonômicas e inflamatórias) precederam as alterações hemodinâmicas na prole, as quais parecem se estender ao longo da vida. Todavia, a esplenectomia atenuou as disfunções neuroimunes e de estresse oxidativo com normalização das alterações metabólicas e hemodinâmicas, evidenciando a participação do reflexo anti-inflamatório colinérgico nas disfunções precoces da prole de genitores submetidos ao consumo crônico de frutose. The aim of this study was to evaluate cardiometabolic, neuroimmune and oxidative stress parameters in the offspring of Wistar rats submitted to chronic fructose consumption, as well as the role of the cholinergic anti-inflammatory reflex, through splenectomy, in the possible alterations of the offspring. Initially, Wistar rats were subjected to an overload of fructose (10%) in the drinking water (from 30 to 90 days of life, 4 males and 12 females) or to a standard diet for a period of 60 days, being mated after this period. Parental fructose overload was maintained until the end of lactation. The day of birth of the offspring was considered day 0 of the study, which was distributed into 3 protocols. In protocol 1, at the birth the offspring of rats treated with water (CN, n=24) or fructose (FN, n=24) were evaluated. In protocol 2, the offspring of rats treated with water or fructose (n=10/time/per group; n=5/sex) were evaluated with 21 (weaning, C21 and F21), 28 (C28 and F28), and 51 days of life (C51 and F51). In protocol 3, splenectomy was performed on the day of weaning in the offspring of animals treated with fructose (FE51, n=10, n=5/sex), and evaluations were performed at 51 days of life. At birth (protocol 1), the offspring of fructose parents had low birth weight (FN: 6±0.04 vs. CN: 7±0.06 g), increased cardiac sympathovagal balance (FN: 0.7±0 .08; vs. CN: 0.3±0.04), accompanied by an increase in TNF-α and IL-6 and a reduction in the IL-10/TNF-α ratio (FN: 3.0±0.2 vs. CN: 4.6±0.8) in splenic tissue and increased prooxidants, hydrogen peroxide in plasma and cardiac superoxide anion and reduced antioxidants in the heart (catalase and non-enzymatic antioxidant capacity, FRAP). In protocol 2, an increase in body weight at weaning in fructose offspring was observed, with no change in the other times. Regarding the metabolic profile, the offspring of fructose parents showed an increase in white and brown adipose tissues at 51 days of life compared to the control offspring. There was an increase in triglycerides at 21 and 51 days of life (123±12 vs. C51: 96±4.1 mg/dl) in the fructose offspring compared to the control offspring at the same time. Moreover, reduced insulin sensitivity was observed in offspring fructose at all times studied. The parents' fructose consumption induced hemodynamic damage in their offspring from 28 days of life until the end of the protocol, evidenced by the increase in systolic, diastolic, and mean blood pressure (F51: 110±2.3 vs. C51: 103 ±1.4 mmHg). In addition, autonomic impairment was observed in the offspring fructose compared to the control, evidenced by increase in cardiac sympathovagal balance (F51: 0.73±0.08 vs. C51: 0.38±0.05) and reduced baroreflex sensitivity for both bradycardic and tachycardic responses from 21 to 51 days of life; besides the variance and low-frequency component (vascular sympathetic) of blood pressure are increased at 28 and 51 days of life. Additionally, an increase in nicotinic acetylcholine receptor α7 subunit receptor protein expression in splenic tissue was observed in fructose offspring at 21 days of life (F21: 125±6 vs. C21: 100±5 %C21). Regarding the inflammatory profile, an imbalance in the IL-10/TNF-α offspring fructose ratio was observed at 21 and 51 days of life (F51: 0.5±0.02 vs. C51: 0.7±0.05) in the plasma and at 51 days of life (F51: 2.4±0.2 vs. C51: 3.6±0.4) in cardiac tissue. At 51 days of life, the fructose offspring showed a significant increase in TNF-α and IL-6 in the splenic tissue. Finally, a redox imbalance was observed in the offspring of the fructose parents, with a reduction in catalase activity and non-enzymatic antioxidant capacity and an increase in lipoperoxidation (F51:1374±142 vs. C51: 921±125 cps/mg protein) systemically at 51 days of life, reduced activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase in splenic and in cardiac tissues at 51 days of life and increased protein oxidation (F21: 8.0± 0.4; F28: 7.3±0.4; F51: 6.6±0, vs. C21: 4.7±0.4; C28: 6.0±0.3; C51: 5.5± 0.2 nmol/mg protein) in cardiac tissue at all times evaluated when compared to their respective controls. In protocol 3 we observed that splenectomy in the offspring of fructose parents: improved the metabolic profile, normalizing the weight of white and brown adipose tissues, blood triglycerides (FE51: 96±6 mg/dl) and insulin sensitivity; reduced blood pressure (FE51: 99±3.8 mmHg); attenuated the autonomic impairment, normalizing the cardiac sympathovagal balance (FE51: 0.51±0.08) and the baroreflex bradycardic and tachycardic responses; attenuated the systemic inflammatory imbalance, evidenced by normalization of the IL-10/TNF-α ratio (FE51: 0.64±0.07); systemically; normalized the increase in the nuclear NFKB/cytoplasmic NFKB ratio in cardiac tissue; normalized lipoperoxidation, as well as normalized changes in antioxidants and protein damage in cardiac tissue. In conclusion, the results of the present study demonstrated that the excessive consumption of fructose by the parents induced autonomic and inflammatory and oxidative stress profiles dysfunctions, accompanied by metabolic and hemodynamic impairments in the offspring. Additionally, neuroimmune dysfunctions (autonomic and inflammatory) preceded the hemodynamic changes in the offspring, which seem to extend throughout life. However, splenectomy attenuated neuroimmune and oxidative stress dysfunctions with normalization of metabolic and hemodynamic changes, showing the participation of the cholinergic anti-inflammatory reflex in early dysfunctions of the offspring of parents submitted to chronic fructose consumption.