Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A obesidade, doença resultante do acúmulo excessivo de gordura corporal, é importante fator de risco para diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e doenças cardiovasculares, doenças de alta prevalência em todo o mundo. O processo de transição nutricional decorrente da globalização contribuiu para o crescente número de indivíduos com obesidade, principalmente pela modificação nos hábitos alimentares da população, com ampla inclusão de produtos industrializados ricos em gordura saturada, sal e açúcar, denominada dieta ocidental. Os mecanismos pelos quais a obesidade induzida por dieta leva ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares ainda não estão completamente esclarecidos na literatura, porém sabe-se que a obesidade leva ao comprometimento da função cardíaca e do metabolismo energético, aumentando a morbidade e mortalidade. Em grande parte dos estudos relacionados à obesidade, o metabolismo energético celular comprometido associa-se à disfunção mitocondrial. Neste contexto, torna-se importante avaliar a função mitocondrial na obesidade, visto que as mitocôndrias são organelas com funções-chave no metabolismo energético. No presente estudo, avaliamos inicialmente o efeito obesogênico da dieta ocidental em camundongos Swiss por 16 semanas a partir do desmame. Para tal, analisamos a ingestão alimentar, evolução da massa corporal, Índice de Lee, peso das gorduras epididimal e retroperitoneal, peso e morfologia do fígado, relação entre o peso do fígado/massa corporal, peso do ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal, glicemia de jejum e teste intraperitoneal de tolerância à glicose. Avaliamos também o consumo de oxigênio das fibras cardíacas através da respirometria de alta resolução. Além disso, o conteúdo das proteínas envolvidas no metabolismo energético: Carnitina Palmitoil Transferase 1 (CPT1), proteína desacopladora 2 (UCP2), Transportadores de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), proteína quinase ativada por AMP (AMPK), proteína quinase ativada por AMP fosforilada (pAMPK), receptor de insulina &#946; (IR&#946;) e substrato do receptor de insulina 1 (IRS-1) foi determinado por western blotting. Nossos resultados confirmaram o caráter obesogênico da dieta ocidental, visto que os camundongos submetidos a esta dieta (GO), apresentaram-se hiperfágicos (P<0,001) e obesos (72,031,82, P<0,001), com aumento progressivo no ganho de massa corporal. Além do aumento significativo dos parâmetros: Índice de Lee (362,902,44, P<0,001), gorduras epididimal e retroperitonial (3,310,15 e 1,610,11, P<0,001), relação entre o peso do fígado/massa corporal (0,060,003, P<0,001) e peso de ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal (0,080,002, P<0,01), hiperglicemia de jejum (192,1014,75, P<0,01), intolerância à glicose (P<0,05, P<0,01) e deposição ectópica de gordura no fígado. A respirometria de alta resolução evidenciou disfunção mitocondrial cardíaca no grupo GO, com reduzida capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos (P<0,001) e aumento do desacoplamento entre a fosforilação oxidativa e a síntese de ATP (P<0,001). Os resultados de western blotting evidenciaram aumento nos conteúdos de CPT1 (1,160,08, P<0,05) e UCP2 (1,080,06, P<0,05) e redução no conteúdo de IRS-1 (0,600,08, P<0,05). Não houve diferença significativa nos conteúdos de GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK e IR&#946;. Em conclusão, o consumo da dieta ocidental resultou no desenvolvimento de obesidade com disfunção mitocondrial associada a alterações no metabolismo energético. / Obesity, a disease resulting from excessive accumulation of body fat is a risk factor for type 2 diabetes, dyslipidemia and cardiovascular diseases, which are of high prevalence worldwide. Nutritional transition, a process associated with globalization, has contributed to growing obesity, mainly by changing eating habits of the population, with broad inclusion of industrial products high in saturated fat, salt and sugar, the called Western diet. The mechanisms by which diet-induced obesity leads to cardiovascular disease are not completely understood, but it is known that obesity leads to impairment of cardiac function and energy metabolism, increasing morbidity and mortality. In most obesity studies, the related cellular energy metabolism is compromised associated with mitochondrial dysfunction. In this context, it becomes important to asses mitochondrial function in obesity, since mitochondria are organelles with key roles in energy metabolism. In the present study, we evaluated the effect of the Western diet in Swiss mice for 16 weeks from weaning. We analyzed the food intake, changes in body weight, Lee index, weight of epididymal and retroperitoneal fat, weight and morphology of the liver, the ratio of liver weight /body weight, weight of the left ventricle (LV)/body weight , fasting plasma glucose and intraperitoneal glucose tolerance test. We also evaluated the oxygen consumption of cardiac fibers by high-resolution respirometry. Furthermore, proteins content involved in energy metabolism: carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT1), uncoupling protein 2 (UCP2), glucose transporters 1 and 4 (GLUT1 and GLUT4), AMP-activated protein kinase (AMPK), AMP-activated protein kinase phosphorylated (pAMPK), insulin receptor &#946; (IR&#946;) and insulin receptor substrate 1 (IRS-1) was determined by western blotting. Our results confirmed the obesogenic role of the Western diet. Thus, mice subjected to Western diet (WG), presented hyperphagia (P<0.001) and obesity (72.031.82, P<0.001), with a progressive increase in body mass gain. Also, the WG group compared to control had statistically significant increase of the all parameters studied: Lee index (362.902.44, P<0.001), epididymal and retroperitoneal fat (3.310.15 and 1.610.11, P<0.001), ratio of liver weight/body weight (0.060.003, P<0.001) and weight of the left ventricle (LV)/body weight (0.080.002, P<0.01), fasting hyperglycemia (192.1014.75, P<0.01), glucose intolerance (P<0.05, P<0.01) and ectopic fat deposition in liver. High-resolution respirometry showed cardiac mitochondrial dysfunction in the WG group, with reduced capacity of oxidation of carbohydrates and fatty acids and increased uncoupling between oxidative phosphorylation and ATP synthesis. Western blotting results revealed an increase in CPT1 (1.160.08, P<0.05) and UCP2 (1.080.06, P<0.05) content and reduction in IRS-1 content (0.600.08, P<0.05). There was no statistically significant difference in the GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK and IR&#946; content. In conclusion, the Western diet consumption resulted in the development of obesity with mitochondrial dysfunction associated to alterations in energy metabolism.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A obesidade, doença resultante do acúmulo excessivo de gordura corporal, é importante fator de risco para diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e doenças cardiovasculares, doenças de alta prevalência em todo o mundo. O processo de transição nutricional decorrente da globalização contribuiu para o crescente número de indivíduos com obesidade, principalmente pela modificação nos hábitos alimentares da população, com ampla inclusão de produtos industrializados ricos em gordura saturada, sal e açúcar, denominada dieta ocidental. Os mecanismos pelos quais a obesidade induzida por dieta leva ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares ainda não estão completamente esclarecidos na literatura, porém sabe-se que a obesidade leva ao comprometimento da função cardíaca e do metabolismo energético, aumentando a morbidade e mortalidade. Em grande parte dos estudos relacionados à obesidade, o metabolismo energético celular comprometido associa-se à disfunção mitocondrial. Neste contexto, torna-se importante avaliar a função mitocondrial na obesidade, visto que as mitocôndrias são organelas com funções-chave no metabolismo energético. No presente estudo, avaliamos inicialmente o efeito obesogênico da dieta ocidental em camundongos Swiss por 16 semanas a partir do desmame. Para tal, analisamos a ingestão alimentar, evolução da massa corporal, Índice de Lee, peso das gorduras epididimal e retroperitoneal, peso e morfologia do fígado, relação entre o peso do fígado/massa corporal, peso do ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal, glicemia de jejum e teste intraperitoneal de tolerância à glicose. Avaliamos também o consumo de oxigênio das fibras cardíacas através da respirometria de alta resolução. Além disso, o conteúdo das proteínas envolvidas no metabolismo energético: Carnitina Palmitoil Transferase 1 (CPT1), proteína desacopladora 2 (UCP2), Transportadores de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), proteína quinase ativada por AMP (AMPK), proteína quinase ativada por AMP fosforilada (pAMPK), receptor de insulina &#946; (IR&#946;) e substrato do receptor de insulina 1 (IRS-1) foi determinado por western blotting. Nossos resultados confirmaram o caráter obesogênico da dieta ocidental, visto que os camundongos submetidos a esta dieta (GO), apresentaram-se hiperfágicos (P<0,001) e obesos (72,031,82, P<0,001), com aumento progressivo no ganho de massa corporal. Além do aumento significativo dos parâmetros: Índice de Lee (362,902,44, P<0,001), gorduras epididimal e retroperitonial (3,310,15 e 1,610,11, P<0,001), relação entre o peso do fígado/massa corporal (0,060,003, P<0,001) e peso de ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal (0,080,002, P<0,01), hiperglicemia de jejum (192,1014,75, P<0,01), intolerância à glicose (P<0,05, P<0,01) e deposição ectópica de gordura no fígado. A respirometria de alta resolução evidenciou disfunção mitocondrial cardíaca no grupo GO, com reduzida capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos (P<0,001) e aumento do desacoplamento entre a fosforilação oxidativa e a síntese de ATP (P<0,001). Os resultados de western blotting evidenciaram aumento nos conteúdos de CPT1 (1,160,08, P<0,05) e UCP2 (1,080,06, P<0,05) e redução no conteúdo de IRS-1 (0,600,08, P<0,05). Não houve diferença significativa nos conteúdos de GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK e IR&#946;. Em conclusão, o consumo da dieta ocidental resultou no desenvolvimento de obesidade com disfunção mitocondrial associada a alterações no metabolismo energético. / Obesity, a disease resulting from excessive accumulation of body fat is a risk factor for type 2 diabetes, dyslipidemia and cardiovascular diseases, which are of high prevalence worldwide. Nutritional transition, a process associated with globalization, has contributed to growing obesity, mainly by changing eating habits of the population, with broad inclusion of industrial products high in saturated fat, salt and sugar, the called Western diet. The mechanisms by which diet-induced obesity leads to cardiovascular disease are not completely understood, but it is known that obesity leads to impairment of cardiac function and energy metabolism, increasing morbidity and mortality. In most obesity studies, the related cellular energy metabolism is compromised associated with mitochondrial dysfunction. In this context, it becomes important to asses mitochondrial function in obesity, since mitochondria are organelles with key roles in energy metabolism. In the present study, we evaluated the effect of the Western diet in Swiss mice for 16 weeks from weaning. We analyzed the food intake, changes in body weight, Lee index, weight of epididymal and retroperitoneal fat, weight and morphology of the liver, the ratio of liver weight /body weight, weight of the left ventricle (LV)/body weight , fasting plasma glucose and intraperitoneal glucose tolerance test. We also evaluated the oxygen consumption of cardiac fibers by high-resolution respirometry. Furthermore, proteins content involved in energy metabolism: carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT1), uncoupling protein 2 (UCP2), glucose transporters 1 and 4 (GLUT1 and GLUT4), AMP-activated protein kinase (AMPK), AMP-activated protein kinase phosphorylated (pAMPK), insulin receptor &#946; (IR&#946;) and insulin receptor substrate 1 (IRS-1) was determined by western blotting. Our results confirmed the obesogenic role of the Western diet. Thus, mice subjected to Western diet (WG), presented hyperphagia (P<0.001) and obesity (72.031.82, P<0.001), with a progressive increase in body mass gain. Also, the WG group compared to control had statistically significant increase of the all parameters studied: Lee index (362.902.44, P<0.001), epididymal and retroperitoneal fat (3.310.15 and 1.610.11, P<0.001), ratio of liver weight/body weight (0.060.003, P<0.001) and weight of the left ventricle (LV)/body weight (0.080.002, P<0.01), fasting hyperglycemia (192.1014.75, P<0.01), glucose intolerance (P<0.05, P<0.01) and ectopic fat deposition in liver. High-resolution respirometry showed cardiac mitochondrial dysfunction in the WG group, with reduced capacity of oxidation of carbohydrates and fatty acids and increased uncoupling between oxidative phosphorylation and ATP synthesis. Western blotting results revealed an increase in CPT1 (1.160.08, P<0.05) and UCP2 (1.080.06, P<0.05) content and reduction in IRS-1 content (0.600.08, P<0.05). There was no statistically significant difference in the GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK and IR&#946; content. In conclusion, the Western diet consumption resulted in the development of obesity with mitochondrial dysfunction associated to alterations in energy metabolism.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Organoselenium compounds have been proposed as potential pharmacological agents in the treatment of diseases associated with the oxidative stress. Particularly, ebselen and diphenyl diselenide has been demonstrated as potential antioxidant agents in a variety of experimental models. Thus, the aims of the present study were: to evaluate the effect of ebselen and diphenyl diselenide, as well as, their combination with guanosine on the oxidative stress induced by glutamate in different regions of rat brains (article 1), to test the effects of diphenyl diselenide on mitochondrial dysfunction induced by methylmercury (MeHg) in rat s liver slices (manuscript 1), and investigate the effects of MeHg (5 mg/ kg/ day, i.g.) and/ or diphenyl diselenide (1 mg/ kg /day, i.p.) on mitochondrial dysfunction, thioredoxin reductase (TrxR) activity, mercury levels and locomotor activity after 21 days of treatment in rats (manuscript 2). In article 1, the organoselenium compounds (ebselen and diphenyl diselenide) and guanosine were able to reduce the glutamate-induced reactive oxygen species (ROS) production in cortex, striatum and hippocampus of rat when used isolated or in combination. Guanosine also prevented glutamate uptake in the regions of rat brains tested. The combination of guanosine with organoselenium compounds was more effective against glutamate-induced ROS production than the individual compounds alone. The results in manuscript 1, show that diphenyl diselenide, at low concentrations (0.5 μM), protected against the MeHg-induced mitochondrial dysfunction in liver slices, which may be associated with the interaction between diphenyl diselenide s selenol intermediate and MeHg, with the formation of inert complex(es), as well as, with the antioxidant properties of the selenophenol intermediate. In manuscript 2, it was observed that diphenyl deiselenide protected against thiol depletion by MeHg in cerebral and hepatic mitochondria, but it didn t prevent the mitochondrial dysfunction induced by MeHg in brain and liver, nor protected from TrxR activity inhibition by MeHg in brain, liver and kidney. Moreover, the co-treatment with MeHg and diphenyl diselenide caused an increase in mercury deposition in brain and liver, increased the motor deficits and the loss of body weight. Taken together, the results present here reinforce the central role of the mitochondrial dysfunction on the toxicity induced by MeHg both in vivo and in vitro, and the role of TrxR as a molecular target for MeHg in rats. Moreover, the results indicate that organoselenium compounds, such as ebselen and diphenyl diselenide, are promising agents against the oxidative damage induced by both glutamate and MeHg in vitro, however, caution must be taken on the extrapolation of these results to in vivo situations, since the co-treatment with diphenyl diselenide and MeHg increased the neurotoxicity in rats. . / Os compostos orgânicos de selênio têm sido propostos como potenciais agentes farmacológicos para o tratamento de patologias associadas ao estresse oxidativo. Em particular, o disseleneto de difenila e o ebselen têm sido demonstrados como potentes agentes antioxidantes em uma variedade de modelos experimentais. Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram: avaliar os efeitos do ebselen e do disseleneto de difenila, bem como, da sua combinação com a guanosina, sobre o estresse oxidativo induzido por glutamato em diferentes regiões do cérebro de rato (artigo 1); testar os efeitos do disseleneto de difenila frente à disfunção mitocondrial induzida por metilmercúrio (MeHg) em fatias de fígado de rato (manuscrito 1); e investigar os efeitos do MeHg (5 mg/ kg/ dia, i.g.) e/ ou disseleneto de difenila (1 mg/ kg /dia, i.p.) sobre a disfunção mitocondrial, a atividade da tioredoxina redutase (TrxR), os níveis de mercúrio, e a atividade locomotora após 21 dias de tratamento em ratos (manuscrito 2). No artigo 1 foi observado que os compostos orgânicos de selênio (ebselen e disseleneto de difenila) e a guanosina foram capazes de reduzir a produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) induzida por glutamato em fatias de córtex, estriado e hipocampo de rato quando usados isolados ou combinados. A guanosina também preveniu a inibição da captação de glutamato nas regiões do cérebro testadas. A combinação dos compostos orgânicos de selênio com a guanosina foi mais efetiva na proteção contra a produção de EROS induzida por glutamato do que cada composto separadamente. Os resultados do manuscrito 1 mostram que o disseleneto de difenila na concentração mais baixa (0,5 μM) preveniu contra a disfunção mitocondrial induzida por MeHg em fatias de fígado de rato, a qual pode estar associada com a interação do intermediário selenol do disseleneto de difenila com o MeHg formando um complexo inerte, bem como com as propriedades antioxidantes do intermediário selenofenol. No manuscrito 2, foi observado que o co-tratamento com disseleneto de difenila protegeu contra a depleção de tióis pelo MeHg em mitocôndrias de cérebro e fígado de rato mas, não preveniu a disfunção mitocondrial cerebral e hepática induzida por MeHg, nem protegeu contra a inibição da atividade da TrxR por MeHg em cérebro, fígado e rim. Além disso, o co-tratamento com disseleneto de difenila causou um maior acúmulo de Hg no cérebro e fígado, e aumentou os déficits motores e a perda de peso corporal. Em conjunto, os resultados apresentados aqui reforçam o papel central da disfunção mitocondrial na toxicidade induzida pelo MeHg tanto in vitro quanto in vivo e o papel da TrxR como um alvo molecular para o MeHg em ratos. Além disso, os resultados indicam que os compostos orgânicos de selênio, como o ebselen e o disseleneto de difenila, são agentes promissores contra o dano oxidativo induzido tanto por glutamato quanto por MeHg in vitro, no entanto deve-se ter muita cautela ao extrapolar estes resultados para situações in vivo, uma vez que o co-tratamento com disseleneto de difenila e MeHg aumentou a neurotoxicidade em ratos. .