O envelhecimento envolve um progressivo declínio na eficiência metabólica dos sistemas biológicos ao longo do tempo. Embora não possa ser evitado, o envelhecimento pode ter seus fenótipos típicos mitigados em organismos submetidos à restrição calórica, um regime dietético que consiste em uma oferta diminuída de calorias. Ao longo do tempo, a levedura Saccharomyces cerevisiae mostrou-se um importante organismo modelo para o estudo de importantes marcas relacionadas ao envelhecimento, sobretudo por ser responsiva à restrição calórica. Através de uma abordagem do metabolismo energético e do estado de óxido-redução celular, nós temos buscado identificar quais são os fatores imprescindíveis para a exibição do aumento do tempo de vida cronológico dessa levedura. Nós verificamos que defeitos específicos na síntese de nicotinamida adenina dinucleotídeo aumentam a geração mitocondrial de espécies reativas de oxigênio pela enzima dihidrolipoil desidrogenase, porém não suprimem o aumento da do tempo de vida cronológico de S. cerevisiae. Por outro lado, os mutantes dessa levedura irreponsíveis à restrição calórica são aqueles que possuem defeitos no metabolismo aeróbico, mais especificamente na montagem da cadeia de transporte de elétrons. Também verificamos que diferentes mutações em enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos alteram a taxa de perda do DNA mitocondrial de S. cerevisiae numa forma dependente da concentração inicial de glicose nos meios de cultura e também do tempo de cultivo. Também observamos que a eficiência energética em S. cerevisiae cultivada sob restrição calórica é aumentada em relação à levedura cultivada em condição controle. Finalmente, também observamos que a morfologia mitocondrial é alterada pelo estado metabólico celular e se correlaciona com a geração de espécies reativas de oxigênio nesse organismo. Assim sendo, em conjunto, esses dados revelam importantes modificações metabólicas e no estado de óxido redução proporcionadas pela restrição calórica e como os fenótipos típicos do envelhecimento podem ser mitigados em S. cerevisiae, assim como quais são os fatores imprescindíveis para a resposta dessa levedura à restrição calórica. / Aging involves a progressive decline in metabolic efficiency of biological systems over time. Although it cannot be avoided, aging phenotypes are delayed in organisms undergoing caloric restriction, a dietary regimen consisting of a reduced availability of calories. The yeast Saccharomyces cerevisiae has proved to be an important model organism for studying important characteristics related to aging, and is responsive to caloric restriction. We sought to identify factors essential for increased chronological lifespan in yeast by investigating changes in energy metabolism and redox state. We found that defects in the synthesis of nicotinamide adenine dinucleotide increased mitochondrial generation of reactive oxygen species by the enzyme dihidrolipoil dehydrogenase, but did not suppress the increase in chronological life span. On the other hand, mutants of this yeast which do not respond to caloric restriction are those that have defects in aerobic metabolism, specifically in the assembly of the electron transport chain. We also found that different mutations in enzymes of the citric acid cycle alter the rate of loss of mitochondrial in a manner dependent on the initial concentration of glucose in culture media and culture time. We also observed that energy efficiency in S. cerevisiae grown under caloric restriction is increased compared to yeast grown under control conditions. Finally, we also observed that mitochondrial morphology is altered by the cellular metabolic state and correlates with the generation of reactive oxygen species in this organism. Thus, altogether, these data reveal significant changes in metabolism and redox state promoted by caloric restriction, how phenotypes typical of aging can be prevented in S. cerevisiae, as well as what factors are required for the response of yeast to caloric restriction.

A dieta de restrição calórica (RC) tem apresentado efeitos que diminuem a progressão, ou previnem completamente, uma variedade de doenças associadas com o envelhecimento, incluindo doenças cardiovasculares, diabetes e doenças neurodegenerativas. O prejuízo da função celular astroglial, incluindo captação de glutamato, atividade da glutamina sintetase (GS) e secreção de S100B, além de parâmetros de estresse oxidativo alterados podem contribuir para a progressão de doenças neurológicas. Este estudo objetivou avaliar alterações astrocíticas hipocampais em resposta à RC, medindo parâmetros astrogliais, tais como: captação de glutamato, atividade da GS e imunoconteúdo de GFAP e S100B. Nós investigamos também, os efeitos da RC nos parâmetros hipocampais (Hc) e corticais cerebrais (Cx) de estresse oxidativo e de comportamento em ratos Wistar machos. Parâmetros bioquímicos sanguíneos também foram avaliados. Os ratos (60 dias de idade) foram alimentados com dieta ad libitum ou com RC por 12 semanas. Os animais do grupo RC apresentaram um ganho de peso menor, de aproximadamente 16% em relação ganho de peso do grupo controle. A RC induziu um aumento significativo (23%) na captação de glutamato e na atividade da GS (26%). Não houve diferença significativa no imunoconteúdo de S100B ou GFAP. Os parâmetros bioquímicos avaliados não diferiram entre os grupos, indicando bom estado de saúde. Além disso, a RC não alterou parâmetros de ansiedade, mas aumentou significativamente a atividade locomotora, elevou os níveis de GSH e diminuiu a atividade de GPx, diminuiu a produção de ERO. Além disso, não alterou a peroxidação lipídica, conteúdo de óxido nítrico e a atividade da catalase. A RC também diminuiu o nível basal de dano oxidativo ao DNA, medido pelo ensaio cometa. Em resumo, este estudo indica que a RC modula as funções astrocíticas, através do aumento da captação de glutamato e da atividade da GS, sugerindo que a dieta pode exercer seus efeitos neuroprotetores contra patologias do SNC através da modulação destas funções. A RC também pode induzir a modulação hipocampal e cortical cerebral, resultando em alterações metabólicas, que por sua vez, melhoram as condições basais de importantes parâmetros de defesa celular, como por exemplo, o aumento dos níveis de GSH e diminuição do dano oxidativo ao DNA. / The dietary caloric restriction (CR) has been shown to slow the progression of, or even prevent entirely, a range of age-dependent pathologies, including cardiovascular disease, diabetes and neurodegenerative diseases. The impairment of astroglial cell function, including glutamate uptake, glutamine synthetase (GS) activity and S100B secretion, besides oxidative stress parameters altered, may contribute to the progression of neurological disorders. The present study aimed to evaluate hippocampal astrocytic changes in response to CR diet, measuring astroglial parameters, such as glutamate uptake, GS activity and the immunocontent of GFAP and S100B. We investigated also the effects of CR on hippocampal (Hc) and cerebral cortical (Cx) oxidative stress and behavioral parameters in male Wistar rats. Blood biochemical parameters were also analyzed. Rats (60-day old) were fed ad libitum or on CR diets for 12 weeks. CR-fed rats showed approximately 16% less body weight gain than control rats. The CR diet was able to induce a significant increase in glutamate uptake (23%) and in GS activity (26%). There were no statistically significant differences in the immunocontent of either GFAP or S100B. No differences were observed in the biochemistry parameters evaluated, indicating normal healthy. CR did not alter anxiety parameters but increased locomotion performance; increased glutathione content; decreased glutathione peroxidase activity; decreased reactive oxygen species production and did not altered lipid peroxidation, nitric oxide content and catalase activity. Also, CR diet decreased basal DNA damage index, measured by comet assay. In summary, the present study indicates that CR modulates astrocyte functions by increasing glutamate uptake and GS activity, suggesting that CR might exert its neuroprotective effects against brain illness by modulation of astrocytic functions. The CR diet also induced hippocampal and cerebral cortical modulation, resulting in metabolic changes which in turn improve the basal status of important parameters of cellular defenses, such as the increased glutathione content and decreased DNA damage.

Neste estudo, avaliamos o efeito da restrição calórica e do treinamento resistido na massa corporal e na sensibilidade à insulina de ratas ovariectomizadas. 80 ratas fêmeas da linhagem Holtzman foram distribuídas em 8 grupos (n=10 cada): ovariectomizado (OVX), ovariectomizado com restrição calórica (OVX RC), ovariectomizado com treinamento resistido (OVX TR), ovariectomizado com restrição calórica e treinamento resistido (OVX TR+RC), Sham operado (SHAM), Sham com restrição calórica (SHAM RC), sham com treinamento resistido (SHAM TR), sham com restrição calórica e treinamento resistido (SHAM TR+RC). Após 13 semanas de intervenção, foram analisados: massa corporal, gordura corporal; concentrações sanguíneas de glicose, insulina e adiponectina; conteúdo de AKT total e fosforilada, pi3k e Glut 4 (nos tecidos adiposos subcutâneo e retroperitoneal). As ratas ovariectomizadas (OVX, OVX RC, OVX TR e OVX TR+RC) apresentaram maior massa corporal e gordura corporal quando comparadas ao grupo SHAM. As concentrações de glicose e insulina foram semelhantes em todos os grupos experimentais, porém a concentração de adiponectina foi menor nos grupos ovariectomizados (OVX, OVX RC, OVX TR e OVX TR+RC), quando comparados ao grupo SHAM. A RC e o TR aumentaram a concentração de adiponectina quando comparado ao grupo OVX. Não houve diferença entre os grupos em relação à via de sinalização da insulina nos tecidos adiposos subcutâneo e retroperitoneal. Concluímos que a ovariectomia causa aumento de massa e gordura corporal, levando à menor concentração de adiponectina, e que a RC e o TR alteram estas modificações. / In this study, we evaluated the effect of calorie restriction and strength training on the body weight and insulin sensitivity of ovariectomized rats. Eighty female Holtzman rats were divided into eight groups (n=10 per group): ovariectomized (OVX), ovariectomized plus calorie restriction (OVX-CR), ovariectomized plus strength training (OVX-ST), ovariectomized plus strength training and calorie restriction (OVX-ST+CR), sham operated (SHAM), sham plus calorie restriction (SHAM-CR), sham plus strength training (SHAM-ST), and sham plus strength training and calorie restriction (SHAM-ST+CR). The following variables were analyzed after 13 weeks of intervention: body weight; body fat; blood concentrations of glucose, insulin and adiponectin; total and phosphorylated AKT content; pi3k and Glut 4 (in subcutaneous and retroperitoneal adipose tissues). Ovariectomized rats (OVX, OVX-CR, OVX-ST, and OVX-ST+CR) had a higher body weight and body fat than SHAM animals. Glucose and insulin concentrations were similar in all experimental groups, but adiponectin concentration was lower in the ovariectomized groups (OVX, OVX-CR, OVX-ST, and OVX-ST+CR) when compared to the SHAM group. Calorie restriction and ST increased the concentration of adiponectin when compared to the OVX group. There was no difference between groups in terms of insulin signaling in subcutaneous or retroperitoneal adipose tissue. We conclude that ovariectomy increases body weight and body fat, reducing adiponectin concentration, and that CR and ST alter these modifications.

Diversos estudos demonstram que os benefícios induzidos pelo exercício físico são revertidos após a interrupção do mesmo. Essa interrupção, também conhecida como destreinamento físico, leva ao aumento da massa corporal, ganho de massa adiposa e resistência à insulina. Apesar dessas evidências, pouca atenção é destinada para investigação de estratégias que possam atenuar esse quadro. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da restrição calórica sobre sensibilidade à insulina e os marcadores de inflamação no tecido adiposo epididimal de ratos destreinados. A amostra foi composta por 32 ratos Sprague-Dawley, machos e adultos. Inicialmente, os animais foram distribuídos em 2 grupos: Controle (CON) e Treinamento (TREIN), animais que foram submetidos ao treinamento em esteira ergométrica durante 8 semanas. Em seguida os animais TREIN foram redistribuídos em três grupos: Um grupo foi constituído por animais que continuaram o programa de treinamento físico (TF) por 6 semanas e mantidos ao acesso de ração ad libitum (TREIN). Os outros dois grupos tiveram o TF interrompido e foram mantidos ao acesso de ração ad libitum (DT) ou a restrição calórica de 30% (DTRC) por 6 semanas. Os animais do grupo CON continuaram o experimento, por mais 6 semanas, sem realizar qualquer tipo de exercício físico. A mensuração da massa corporal e o teste oral de tolerância à glicose foram realizados na oitava e na décima terceira semana de experimento. A partir disso, foi calculado o delta percentual da massa corporal (Δ%MC) e da área sob a curva glicêmica (Δ%ASC). Após 14 semanas de experimento, os animais foram eutanasiados para determinação da composição corporal. Também, foram analisadas proteínas envolvidas na via de sinalização da insulina (PKB), proteínas e adipocinas envolvidas no proceso inflamatório (PKC; IKK-beta; JNK; TNF-α; leptina; adiponectina)O grupo DTRC apresentou valores significativamente menores para Δ%MC ,Δ%ASC e gordura relativa comparado ao DT Além disso, os valores encontrados no grupo DT foram estatisticamente maiores em comparação ao TREIN. Por outro lado, a massa livre de gordura relativa foi estatisticamente menor no grupo DT em contraste aos grupos DTRC e TREIN. Baseados nesses resultados, conclui-se que a restrição calórica foi capaz de atenuar o ganho de peso corporal e massa adiposa, além de evitar a diminuição da sensibilidade à insulina e da massa livre de gordura após 6 semanas de destreinamento físico. / Several studies show that the benefits induced by exercise are reversed after cessation it. This interrupt, also known as physical detraining leads to increased body weight, body mass gain and insulin resistance. Despite this evidence, little attention is directed to investigate strategies to increase this situation. Therefore, the aim of this study was to investigate the effects of calorie restriction on insulin sensitivity and inflammation markers in epididymal adipose tissue of rats untrained. The sample consisted of 32 male Sprague-Dawley male and adult. Initially, the animals were divided into 2 groups: control (CON) and Training (TREIN), animals underwent training on a treadmill for 8 weeks. Then TREIN animals were divided in three groups: One group was composed of animals that continued the program of physical training (PT) for 6 weeks and maintained access to food ad libitum (TREIN). The other two groups had stopped and the TF were maintained ad libitum access to food (TD) or 30% caloric restriction (DTRC) for 6 weeks. The animals in the CON group continued the experiment for another 6 weeks, without performing any type of exercise. The measurement of body mass test and oral glucose tolerance were carried out in the eighth and the thirteenth week of the experiment. From this, we calculated the percentage of body mass delta (Δ% MC) and the area under the glucose curve (Δ% AUC). After 14 weeks, the animals were euthanized for determination of body composition. Also, we analyzed the proteins involved in insulin signaling pathway (PKB) and protein adipokines involved in inflammatory pathway (PKC; IKK-beta; JNK, TNF-α, leptin, adiponectin) DTRC group showed significantly lower values for Δ% MC, Δ% AUC and fat on the TD compared Furthermore, the values DT group were significantly higher compared to TREIN. Moreover, the relative fat-free mass was lower in the DT group in contrast to groups and DTRC TREIN. Based on these results, it is concluded that caloric restriction was able to attenuate the gain in body weight and fat mass, in addition to preventing the decrease in insulin sensitivity and fat free mass after 6 weeks detraining physical.

INTRODUÇÃO: O treinamento físico promove ao indivíduo benefícios morfológicos, fisiológicos e funcionais. Contudo, o afastamento temporário ou permanente da rotina de treinamento (destreinamento físico), pode resultar em rápido aumento de peso, dislipidemia, inflamação e resistência à insulina. Em contrapartida, a restrição calórica é uma alternativa nutricional utilizada para perder peso e tem sido associada à ativação de vias envolvidas no metabolismo lipídico, sensibilidade à insulina e inflamação. Além disso, a suplementação com aminoácidos de cadeia ramificada é uma prática comum entre atletas e dentre eles, a leucina demonstra estimular a síntese proteica, a oxidação de ácidos graxos e o metabolismo da glicose. Visto isso, sugere-se que a associação dessas duas intervenções nutricionais possa atenuar os danos no fígado decorrentes do destreinamento físico. OBJETIVOS: Verificar se a restrição calórica de 30% associada ou não à suplementação com 5% de leucina atenua as alterações no perfil lipídico, na inflamação e na via de sinalização da insulina no fígado de animais submetidos ao destreinamento físico. MÉTODOS: Foram utilizados 64 ratos Sprague-Dawley, machos e adultos. Os animais foram distribuídos em grupo controle (CON; n=16) e treinado (TR; n=48). Em seguida, os animais do grupo TR foram redistribuídos em 5 grupos: TR (n=16); Destreinamento (DT; n=8); DT + Suplementação com leucina (LEU; n=8); Grupo DT + Restrição Calórica (RC; n=8); Grupo DT+ RC + LEU (LEU+RC; n=8). A eutanásia ocorreu no final da 14ª semana e foram analisados: consumo de ração, peso corporal, composição corporal, sensibilidade à insulina, tolerância à glicose, concentração de triglicerídeos e colesterol no fígado, adipocinas no soro (adiponectina, leptina, IL-6, IL-10) e no fígado (IL-6, IL-10 e TNF-&#945;). Também foram mensurados no fígado parâmetros moleculares, incluindo a atividade de ligação do NF-kB, e expressão das proteinas SIRT-1, pAMPKThr172, AKT total, pAKT308 e FoxO1; e os genes PEPCK, PPAR-&#945;, SREBP-1c, FAS e ACC. ESTATÍSTICA: A normalidade foi previamente analisada pelo teste Shapiro-Wilk. As variáveis nas quais a normalidade não foi confirmada, procedimentos não paramétricos foram utilizados. Os dados foram expressos em média e desvio padrão e o Teste T de Student foi utilizado para amostras independentes. As comparações entre os grupos foram avaliadas por meio de análise de variância (ANOVA), seguida do teste de Tukey, para identificação dos contrastes significantes. Para todas as análises foi considerado um nível de significância de 5%. A análise estatística foi realizada no software GraphPad Prism versão 5.0. RESULTADOS: Os grupos RC e LEU+RC apresentaram peso corporal (p<0,05) e % de gordura da carcaça (p<0,05) significativamente menores do que os grupos DT e LEU. O grupo DT apresentou maior peso relativo do tecido adiposo em relação aos grupos RC e LEU+RC (p<0,05). A insulina sérica e o teste te tolerância à insulina não apresentaram diferença significativa. Na 13ª semana os grupos RC e LEU+RC apresentaram tolerância à glicose significativamente menor do que grupo DT (p<0,05). O grupo DT apresentou aumento significativo na tolerância à glicose entre a 8ª e 13ª semana (p<0,05). A leptina sérica foi significativamente maior no grupo DT em relação ao grupo RC e LEU+RC (p=0,0002), e a adiponectina sérica e a razão adiponectina/leptina não exibiu diferença significativa entre os grupos. O grupo LEU+RC apresentou concentraçao significativamente maior de IL-6 no soro relação o grupo LEU (p=0,0064), contudo houve diferença significativa na concentração de IL-10 ou na razão IL6/IL-10. A razão IL-6/IL-10 (p=0,0214) no fígado foi significativamente maior no grupo LEU em relação ao grupo LEU+RC. A razão TNF- &#945;/IL-10 foi significativamente maior no grupo DT em comparação ao grupo LEU (p=0,0094). A IL-6 apresentou correlação positiva com peso relativo do tecido adiposo enquanto a IL-10 apresentou correlação negativa. A atividade de ligação do NF-kB não apresentou diferença significativa. A concentração de triglicerídeos no fígado foi significativamente maior no grupo LEU do que no grupo LEU+RC (p=0,0127). A concentração de colesterol foi significativamente maior no grupo DT em comparação ao grupo RC (p=0,0115). Nos parâmetros moleculares a expressão da SIRT-1 foi significativamente maior nos grupos RC e LEU+RC em comparação ao grupo DT (p<0,0005) e a expressão das demais proteínas não exibiram diferença significativa. O grupo LEU+RC apresentou a expressão significativamente maior dos genes PPAR-&#945; (p=0,0034), ACC (p=0,0003), FAS (p<0,0001) e SREBP-1c (p=0,0032) em relação ao grupo DT. O grupo RC apresentou expressão significativamente maior do gene SREBP-1c (p=0,0032) em relação ao grupo DT. CONCLUSÃO: A restrição calórica amenizou a concentração de colesterol no fígado e quando associada a suplementação com leucina reduziu a síntese de triglicerídeos nesse órgão. A razão adiponectina/leptina e o teste de OGTT indicaram melhor sensibilidade à insulina e tolerância à glicose nos grupos submetidos à restrição calórica associada ou não à suplementação com leucina. A expressão dos genes SREBP-1c e PPAR- &#945; e da proteína SIRT-1 demonstraram ser um indicativo de melhor sensibilidade à insulina hepática. / INTRODUCTION: The physical training promotes the individual morphological, physiological and functional benefits. However, the temporary or permanent departure from the training routine (physical detraining), can result in fast weight gain, dyslipidemia, inflammation and insulin resistance. On the other hand, the caloric restriction is a nutricional alternative to lose weight and have been associated with activation pathways involved in lipid metabolism, insulin sensitivity and inflammation. Besides that, branched-chain amino acid supplementation is a common practice between athletes and among them, the leucine shows stimulate protein synthesis, fatty acid oxidation and glucose metabolism. Based on that, it is suggested that the association of these two nutritional interventions can attenuate liver damage resultant from physical detraining. OBJECTIVES: Check if a caloric restriction of 30% associates or not of 5% leucine supplementation attenuates the changes in the lipid profile, inflammation and insulin signaling pathway in the liver of animals subjected to physical detraining. METHODS: It were used 64 rats Sprague-Dawley, males and adults. The animals were distributed in control group (CON; n=16) and trained (TR; n=48). Then, control group animals were redistributed in 5 groups: TR (n=16); Detraining (DT; n=8); DT + Supplementation with leucine (LEU; n=8); Group DT + Caloric Restriction (CR; n=8); Group DT+ CR + LEU (LEU+CR; n=8). The euthanasia occurred at the end of the 14th week and were anlyzed: feed intake, body weight, body composition, insulin sensitivity, glucose tolerance, triglyceride and cholesterol concentration in the liver, adipokines in serum (adiponectin , leptin, IL-6 , IL-10) and liver (IL-6, IL-10). Also were measured in the liver molecular parameters, including binding activity from NF-kB, and protein expression SIRT-1, pAMPKThr172, AKT total, pAKT308 and FoxO1; and the genes PEPCK, PPAR-&#945;, SREBP-1c, FAS and ACC. STATISTICS: The normality was previously analyzed by Shapiro-Wilk test. The variables where normality wasn\'t confirmed, non-parametric procedures were used. The data were expressed as mean and standard error and Student\'s t-test was used for independent samples. The comparisons between groups were evaluated using analysis of variance (ANOVA), followed by the Tukey test to identify significant contrasts. For all analyzes was considered 5% significance level. The statistical analysis was performed on software GraphPad Prism version 5.0. RESULTS: The CR and LEU+CR groups showed body weight (p<0,05) and % carcass fat (p<0,05) significantly lower than DT and LEU groups. The DT group showed higher relative weight of adipose tissue in relation to RC and LEU+CR groups (p<0,05). In the serum insulin and insulin tolerance test there were no significant differences. At 13th week the RC and LEU+CR groups showed glucose tolerance significantly lower than DT group (p<0,05). The DT group showed significant increase in glucose tolerance between the 8th and 13th week (p<0,05). The serum leptin was significantly higher in DT group compared to the CR and LEU + CR group (p=0,0002), and the serum adiponectin and the reason adiponectin/leptin showed no significant difference between groups. The LEU+CR group showed significantly higher serum IL-6 concentration compared with the LEU group (p=0,0064), however there was a significant difference in IL-10 concentration or reason IL-6/IL-10. This reason in the liver was significantly higher in LEU group compared to the LEU+CR group. The IL-6 showed positive correlation with relative weight of the adipose tissue while the IL-10 showed negative correlation. The binding activity of NF-kB showed no significant difference. The concentration of triglycerides in the liver was significantly higher in LEU group compared to LEU+CR group (p=0,0127). The concentration of cholesterol was significantly higher in DT group compared to the RC group (p=0,0115). In the molecular parameters the SIRT-1 expression was significantly higher in CR and LEU+CR group compared to the DT group (p<0,0005) and the other protein expression there was no significant difference. The LEU+CR group showed the expression significantly higher of the genes PPAR-&#945; (p=0,0034), ACC (p=0,0003), FAS (p<0,0001) and SREBP-1c (p=0,0032) compared to the DT group. The CR group showed expression significantly higher of the gene SREBP-1c (p=0,0032) compared of the DT group. CONCLUSION: The caloric restriction softened the concentration of cholesterol in the liver and when combined with a leucine supplementation decreased triglyceride synthesis in this organ. The reason adiponectin/leptin and the OGTT test indicated better insulin sensitivity and glucose tolerance in groups submited calorie restriction with or without leucine supplementation. The expression of SREBP-1c and PPAR-&#945; genes and SIRT-1 protein showed to be indicative of better hepatic insulin sensitivity.

Orientador: Helena Coutinho Franco de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:49:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dorighello_GabrielGabriel_D.pdf: 2214607 bytes, checksum: 7a41589e85de887e50c2754bb08542c4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As doenças cardiovasculares permanecem como a maior causa de mortalidade no mundo ocidental. A aterosclerose é o principal responsável pela patogênese dessas doenças. Distúrbios metabólicos como as dislipidemias, hipertensão arterial, resistência à insulina e obesidade são considerados fatores de risco aterogênico. Atualmente, intervenções dietéticas e farmacológicas são utilizadas na tentativa de prevenir ou reduzir a incidência desses distúrbios. Uma dessas intervenções é o uso de regimes de restrição calórica, que está relacionada com o aumento da longevidade e a diminuição da incidência de doenças crônicas ligadas ao envelhecimento. Drogas que mimetizam alguns efeitos metabólicos da restrição calórica também estão sendo estudadas como, por exemplo, o 2,4-dinitrofenol (DNP), que promove o desacoplamento mitocondrial. Em nosso laboratório, demonstramos que os camundongos hipercolesterolêmicos, deficientes do receptor de LDL (R0), apresentam alterações importantes no metabolismo e no estado redox. Com isso, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da restrição calórica e do tratamento com DNP sobre o metabolismo e a aterosclerose em camundongos R0. Os camundongos R0 foram separados em 3 grupos: R0 controles com alimentação ad libitum, R0 com restrição calórica (R0-RC) alimentados em dias alternados e R0 tratados com 1 mg/L de 2,4 dinitrofenol na água de beber (R0-DNP). A restrição calórica apesar de diminuir o consumo alimentar, gerou diversos efeitos metabólicos não esperados como o aumento na concentração do colesterol total e das frações VLDL e LDL plasmáticas, dos depósitos adiposos viscerais e subcutâneos, assim como, tornou os camundongos hiperglicêmicos e hiperinsulinêmicos, intolerantes à glicose e resistentes à insulina. Além disso, os camundongos R0 sob restrição calórica apresentaram aumento de marcadores inflamatórios plasmáticos como o TNF? e a proteína C-reativa. Apesar da diminuição observada em alguns parâmetros no estado redox sistêmico e tecidual, os camundongos R0 restritos caloricamente apresentaram um aumento de quase 3 vezes na área de lesão aterosclerótica, o qual pôde ser explicado devido à piora dos diversos fatores de risco aterosclerótico. Por outro lado, o tratamento com DNP, causou uma diminuição na concentração dos ácidos graxos plasmáticos, sem alterar os níveis plasmáticos de outros lipídeos, a homeostase glicêmica, a massa dos depósitos adiposos e os marcadores inflamatórios. No entanto, o desacoplamento mitocondrial brando, promovido pelo DNP, gerou efeitos significativos sobre o estado redox tecidual, tais como a diminuição na geração mitocondrial de espécies reativas de oxigênio e no conteúdo de proteínas carboniladas hepáticas. O desenvolvimento espontâneo da aterosclerose foi significativamente diminuído nos camundongos R0 tratados com DNP, independentemente de outros fatores de risco já bem estabelecidos, como o colesterol e marcadores inflamatórios plasmáticos. Deste modo, o regime de restrição calórica, que é amplamente correlacionado com a longevidade e a menor incidência de doenças crônicas relacionadas com o envelhecimento, não é indicado para condição de hipercolesterolemia causada por deficiência do receptor de LDL. Em contrapartida, o tratamento com DNP, possivelmente via desacoplamento mitocondrial brando, promoveu a redução do desenvolvimento da aterosclerose, independentemente, de outros fatores de risco, demonstrando com isso, a relevância da fonte mitocondrial de oxigênio reativo no processo da aterogênese / Abstract: Cardiovascular diseases (CVD) are the major cause of death in the occidental world. Atherosclerosis is the main process responsible for the pathogenesis of these diseases. Metabolic disturbances such as dyslipidemias, hypertension, insulin resistance and obesity are well established atherosclerosis risk factors. Currently, different pharmacological and dietetic interventions have been used to reduce and avoid CVD. Caloric restriction is one of these strategies, which is associated with increases in life span and reductions of age related chronic diseases. The mitochondrial uncoupler 2,4 dinitrophenol (DNP) has been considered as a caloric restriction mimetic tool. We have demonstrated that a mouse model of human familial hypercholesterolemia exhibits metabolic and redox disturbances highly relevant for metabolic syndrome and atherosclerosis. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of caloric restriction and mild mitochondrial uncoupling induced by DNP on the metabolism and atherosclerosis development in hypercholesterolemic LDL receptor deficient mice (R0). Thus, R0 mice were compared after 3 months in three conditions: R0 fed ad libitum (control), R0 under caloric restriction (R0-RC) obtained by providing food in alternate days, and R0-DNP fed ad libitum and treated with DNP 1 mg/L in the drinking water. The caloric restriction regimen, despite reducing food intake, induced unexpected adverse metabolic effects, namely, increased plasma total-, VLDL- and LDL-cholesterol, and increased visceral and subcutaneous adipose tissue masses. In addition, R0-RC mice became hyperglycemic, hyperinsulinemic, glucose intolerant and insulin resistant. Moreover, R0-RC mice presented elevated plasma levels of the inflammatory markers TNF? and C-reactive protein. Some benefits regarding systemic and tissue redox state were observed in R0-RC, however, atherosclerosis lesion areas were increased about 3 fold in R0-RC mice. DNP treatment had minimal effects on the lipid and glucose metabolism of R0-DNP mice. It decreased plasma free fatty acids, but did not change other plasma lipids, inflammatory markers, glucose homeostasis, and the size of adipose depots. On the other hand, marked effects of DNP treatment on the tissue redox state were observed, namely, reduction in the generation of mitochondrial oxidative reactive species and in the liver content of carbonyl protein. The spontaneous atherosclerosis development was significantly reduced in the R0-DNP mice, independently other well established risk factors such as plasma cholesterol and inflammatory mediators. Therefore, the caloric restriction regimen is not indicated for the condition of familial hypercholesterolemia due to LDL receptor deficiency. On the other hand, DNP treatment, possibly via mild mitochondrial uncoupling, evidences the relevance of mitochondrial source of reactive oxygen for the atherosclerosis development independently of other risk factors / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

INTRODUÇÃO: A obesidade está associada com alterações na função cardíaca e no metabolismo hepático de gordura. Por outro lado, o treinamento físico e a restrição alimentar são conhecidos por reverter às alterações metabólicas decorrentes da obesidade e melhorar o prognóstico em pacientes obesos. No entanto, se estas intervenções melhoram a função cardíaca e os seus mecanismos moleculares associados ao transiente de Ca2+ e a concentração hepática de gordura ainda são pouco conhecidos. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos do treinamento físico e da restrição alimentar: 1) na função cardíaca e no perfil molecular das proteínas responsáveis pelo transiente de Ca2+em ratos obesos; 2) na esteatose em ratos obesos. Além disso, se essas duas intervenções associadas tinham um efeito sinérgico nessas respostas. MÉTODOS: Ratos Wistar machos foram alimentados com dieta normocalórica ou dieta hipercalórica durante 25 semanas. Após este período, os ratos com dieta de cafeteria foram randomizados em 4 grupos e acompanhados por 10 semanas: 1) dieta hipercalórica (GO); 2) dieta hipercalórica e treinamento físico (60 % do VO2pico, GOTF); 3) restrição alimentar (-20% da ingestão diária, GORA); 4) treinamento físico e restrição alimentar (GOTFRA). Os ratos do grupo controle continuaram recebendo a dieta normocalórica (GM). O controle hepático glicêmico foi determinado pelo índice HOMA-IR (avaliação do modelo de homeostasia), a esteatose pela concentração hepática de triglicérides, a função cardíaca foi determinada pela ecocardiografia, Modo M e Doppler tecidual e a expressão das proteínas responsáveis pelo transiente de Ca2+ por Western blotting. RESULTADOS: Os ratos do GO apresentaram maior peso corporal, índice de adiposidade, HOMA-IR, concentração de glicose, leptina, adrenalina e noradrenalina e menor fração de encurtamento (39±1 vs 44±1%, P<0,05), fosforilação do receptor de rianodina (P-RyR-Ser2808/RyR , 52±7 vs 100±16%, P<0,01) e da fosfolambam (PPLB- Tre17/PLB, 76±6 vs 100±6%, P<0,05), concentração de nitrato e razão glutationa reduzida e oxidada quando comparados com os ratos do GM. Treinamento físico, restrição alimentar e a associação das dua intervenções diminuiram o índice de adiposidade, a concentração de leptina, adrenalina e noradrenalina e aumentaram a fração de encurtamento (41±1, 42±1 e 43±1%, respectivamente), a fosforilação do receptor de rianodina (80±9, 79±7 e 66±12 %, respectivamente) a da fosfolambam (107±9, 109±4 e 122±11 %, respectivamente), concentração de nitrato e razão glutationa reduzida e oxidada. Apenas o treinamento físico aumentou o consumo de oxigênio de pico. As intervenções envolvendo a restrição alimentar diminuíram o peso corporal e o conteúdo de triglicerídeo hepático (GORA= -52 e GORATF= - 63%). Nenhuma das intervenções normalizou o HOMA-IR e a concentração de glicose. CONCLUSÕES: A perda de peso por treinamento físico ou restrição alimentar por 10 semanas previne a alteração na função sistólica do ventrículo esquerdo relacionada ao perfil molecular das proteínas responsáveis pelo transiente de Ca2+ em ratos obesos. A perda de peso por essas intervenções diminui a esteatose, apesar de não normalizar o HOMA-IR. A associação do treinamento físico e da restrição alimentar não tem efeito sinérgico na função cardíaca, na expressão das proteínas responsáveis pelo transiente de Ca2+ e no conteúdo hepático de gordura. / BACKGROUND. Obesity is associated with cardiac function and hepatic fat metabolism abnormalities. On the other hand, exercise training and food restriction are known to restore obesity metabolic disorders and improve prognosis in obese individuals. However, whether these interventions improve cardiac function and its molecular mechanism associated with Ca2+ handling proteins are little unknown. The aims of this study were to investigate the effects of exercise training and food restriction on: 1) cardiac function and molecular net Ca2+ handling proteins in obese rats; 2) liver fat content in obese rats. In addition, we investigated whether the association of these two interventions had an additive effect on those responses. METHODS: Male Wistar rats (30 days-old) were fed with standard chow or cafeteria diet with high-fat for 25 weeks. At 25th week, the cafeteria diet rats were randomly assigned into 4 groups followed by 10 weeks: high-fat-chow (GO); high-fat-chow submitted to running exercise training (60% VO2peak, GOTF); food restriction (20% less intake of standard chow, GORA); and exercise training and food restriction (GOTFRA). Control rats continued fed with standard chow (GM). Hepatic insulin resistance was evaluated by HOMA-IR index (Homeostastic Metabolic Assessement- Insulin Resistance), liver fat content by liver triglyceride level, cardiac function was evaluated by echocardiography, M Modus and Tissue Doppler, and protein expression by Western blotting. RESULTS: Obese rats had increased body weight, adiposity index, HOMA-IR, glucose, leptin, epinephrine and norepinephrine levels and decreased left ventricular fractional shortening (39±1 vs 44±1%, P<0.05), ryanodine receptor phosphorylation (P-RyR-Ser2808/RyR , 52±7 vs 100±16%, P<0.01), phospholamban phosphorylation (P-PLB-Tre17/PLB, 76±6 vs 100±6%, P<0.05), nitrate level and reduced/oxidized glutathione ratio when compared with lean rats. Exercise training, food restriction or both decreased adiposity index, leptin, epinephrine and norepinephrine levels and increased left ventricular fractional shortening (41±1, 42±1 e 43±1%, respectively), ryanodine receptor phosphorylation (80±9, 79±7 and 66±12 %, respectively), phospholamban phosphorylation (107±9, 109±4 e 122±11%, respectively), nitrate level and reduced /oxidized glutathione ratio. Exercise training increased peak oxygen uptake. Food restriction alone or associated with exercise training decreased body weight and liver triglyceride level (GORA= -52 e GORATF= -63%). Neither exercise training nor food restriction restored HOMA-IR or glucose level. COCLUSIONS: Body weight reduction by exercise training or food restriction during 10 weeks prevents abnormalities in left ventricular systolic function associated with cardiac Ca2+ handling proteins expression in obese rats. Body weight reduction by these two interventions decreases steatosis without normalized HOMA-IR and glucose levels. Exercise training associated with food restriction does not have synergic effects on cardiac function and molecular net Ca2+ handling proteins, and liver fat content.

Orientador: Patrícia Aline Boer / Coorientador: Wellerson Rodrigo Scarano / Banca: Priscylla Tatiana C. G. Okamoto / Banca: Guiomar Nascimento Gomes / Banca: Ana Paula Coelho Balbi / Banca: Bruno Fantinatti / Resumo: Tanto a desnutrição proteico-calórica quanto a hipertensão representam problemas globais de saúde pública. Estudos epidemiológicos em diversas populações, bem como resultados experimentais indicam que as condições nutricionais intrauterinas "programam" o desenvolvimento de hipertensão e doença cardíaca coronariana em adultos. A privação de proteína, durante o período ativo de nefrogênese, provoca redução do número de néfrons no momento do nascimento. Assim, a predisposição para hipertensão arterial pode ser determinada, pelo menos em parte, pelo desenvolvimento anormal dos rins. No entanto, não é conhecido os mecanismos que comprometem o processo de nefrogênese. Estudos recentes mostram que o número de células-tronco presentes no cap mesenquimal (CM), em torno da extremidade dos brotos do ureter, determina o número de néfrons que serão formados. Nosso grupo demonstrou anteriormente, redução significativa (27%) do número de néfrons, em prole masculina adulta, proveniente de ratas submetidas à restrição proteica gestacional. O objetivo deste trabalho foi verificar a área, o índice de morte e proliferação celular, a expressão gênica e de miRNAs, número de células positivas para proteínas controladoras do ciclo celular e marcadoras de células tronco progenitoras em metanefros de machos da prole de ratas submetidas à restrição proteica gestacional, comparativamente aos seus controles, em diferentes períodos da ontogênese renal. Ratas Wistar foram alimentadas durante a prenhez com ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Both the protein-calorie malnutrition and hypertension represent global problems of public health. Epidemiologic studies in diverse populations, as well as experimental results indicate that intrauterine nutritional conditions "program" the development of hypertension and coronary heart disease in adults. The protein deprivation, during the active period of nephrogenesis, causes a reduction in the number of nephrons at birth. Thus, the predisposition to hypertension can be determined, at least in part, by abnormal kidney development. However, it is not known the mechanism that lead to undertakes the nephrogenesis process. Recent studies show that the number of stem cells present in the mesenchymal cap (CM), around the edge of the shoot of the ureter, determines the number of nephrons to be formed. We have demonstrated, in adult male offspring, from rats submitted to gestational protein restriction, a significant reduction (27%) of the nephron number. The aim of present study was investigated to verify the area, cell death and proliferation index, gene and miRNA expression, number of cells positive for cell cycle control proteins and markers of progenitor stem cells in metanephro male offspring of rats submitted to gestational protein restriction, compared to their controls, in different periods of renal ontogenesis. Wistar rats were fed during pregnancy with normal-protein (NP 17% casein) or low-protein (LP 6% casein) diet. In the 17th and 21th gestational day (DG) and 7th day of life (DPN) the kidneys were processed to immunolocalization, Next Sequencing Generation (NGS), and RTqPCR. A big number of differentially expressed miRNAs was obtained among them, miR-127-3p, let-7a-5p, miR-199a-5p, miR-298-5p, miR-144-3p, miR-181a5p and miR-181c-5p, these were validated by RT-qPCR. LP animals, with 17 DG, presented reduction of the total renal area, the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Ana Lúcia Torres (bfmhuap@gmail.com) on 2017-09-28T12:43:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO MONIQUE BABINSKI_Pós Defesa 2016 SEM APENDICES (1).pdf: 1899605 bytes, checksum: 5667910f275aadea7cc77dcc4a1ea0c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Lúcia Torres (bfmhuap@gmail.com) on 2017-09-28T12:44:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO MONIQUE BABINSKI_Pós Defesa 2016 SEM APENDICES (1).pdf: 1899605 bytes, checksum: 5667910f275aadea7cc77dcc4a1ea0c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T12:44:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO MONIQUE BABINSKI_Pós Defesa 2016 SEM APENDICES (1).pdf: 1899605 bytes, checksum: 5667910f275aadea7cc77dcc4a1ea0c1 (MD5) Previous issue date: 2016 / Complexo Hospitalar de Niterói / O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da restrição proteica e calórica materna durante a lactação, analisando se haveria recuperação, o conhecido “catch-up” das dimensões morfológicas femorais após a restauração da dieta nutricional. Ao nascimento da ninhada, as progenitoras foram divididas nos seguintes grupos: Controle (C) com dieta a 23% de proteína ad libitum; Restrição Proteico-Calórica (RPC) com dieta a 8% de proteína e Restrição Calórica (RC) com dieta a 23% de proteína, em quantidades restritas de acordo com a ingestão do grupo RPC. Após o desmame, todos os filhotes foram separados das mães e receberam livre acesso a uma dieta padrão de laboratório contendo 23% de proteína, até 180 dias, quando os ratos foram eutanasiados. O fêmur foi excisado e as dimensões femorais macroscópicas foram medidas usando pontos anatômicos pré-estabelecidos. Após a morfometria macroscópica, os fêmures foram fixados em formol 10% (24h) e descalcificados por EDTA. Foram realizadas secções transversais de 10μm de espessura no terço médio diafisário dos espécimes, corados com HE e levados ao microscópio para análise qualitativa e histomorfometria da cortical óssea. Os resultados morfométricos macroscópicos mostraram que a maioria das medidas nos grupos de RC e RPC foram significativamente menores do que no grupo controle. As maiores reduções ocorrendo no grupo de RPC e com várias anormalidades histoarquiteturais, eg., diminuição da área cortical e aumento da área medular. Cortical com lacunas aumentadas significativamente nos grupos RC e RPC. Nossos resultados mostram que a restrição proteico-calórica durante a lactação leva a uma recuperação incompleta na idade adulta. O fêmur mostrou redução significativa na maior parte dos parâmetros macro e microscópicos nos dois grupos tratados, em particular o grupo RPC, quando comparado com o grupo C / The aim of this study was to evaluate the effects of maternal protein and energy restriction during lactation, analyzing on morphological dimensions whether there was catch-up growth through normative nutrition restored, as well as on mechanical axis of femur of the offspring at adulthood. At parturition, Wistar rat dams were randomly assigned to the following groups: 1) control group (C) - free access to a standard laboratory diet containing 23 % protein, 2) protein-energy restricted group (PER) - free access to an isoenergetic, protein-restricted diet containing 8 % protein, and 3) energy-restricted group (ER) – fed with restricted amounts of a standard laboratory diet. At weaning, all pups were separated of dams and received free access to a standard laboratory diet containing 23% protein until 180 days, when the rats were anesthetized and sacrificed. The dimensions of excised pup femur were measured directly using pre-established anatomical points. After macroscopic morphometry, the femurs were fixed in 10% formalin (24h) and decalcified by EDTA. Cross sections of 10μm thickness were made in the middle third (diaphyseal) of the specimens stained with HE and taken to the microscope for qualitative analysis and histomorphometry of cortical bone. Morphometric analysis of the femur (macroscopic) showed that most of the measurements in the ER and PER groups were significantly lower than in the control group, with the greatest reductions occurring in the PER group and several histoarchitectural abnormalities, e.g., decrease in cortical area and increased medullary area. Cortical bone with gaps increased significantly in ER and PER groups. Our results show that protein and energy restriction during lactation leads to an incomplete catch-up growth in adulthood. The femur showed significant reduction in most of the parameters in the two treated groups, particularly the PER group, when compared to the control group

Os últimos anos se caracterizaram pelo aumento significativo da população idosa mundial. Por esta razão, a preocupação com o idoso está se tornando uma constante em nossa sociedade, uma vez que o envelhecimento resulta em comprometimento das funções fisiológicas, acompanhado ou não de alterações estruturais. No trato gastrointestinal (TGI), o processo de envelhecimento pode provocar alterações morfofuncionais significativas. A regulação da motilidade do TGI é controlada principalmente pelos neurônios mioentéricos do sistema nervoso entérico. A diminuição na densidade destes neurônios no cólon pode levar à redução na frequência e na amplitude da contração colônica manifestada como constipação. As ações que visam diminuir os efeitos do envelhecimento no TGI incluem aquelas relacionadas à dieta alimentar, entre as quais se destaca a restrição calórica. A restrição calórica, além de apresentar efeito protetor nos neurônios mioentéricos durante o envelhecimento, também é responsável pela diminuição da morte neuronal por apoptose, processo este acentuado com o envelhecimento. Assim sendo, este trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos de diferentes níveis de restrição calórica sobre a plasticidade dos neurônios mioentéricos NADPH e acetilcolinesterase positivos do cólon de ratos Wistar durante o processo de envelhecimento por meio das análises ultraestrutural (microscopia eletrônica de transmissão) e morfoquantitativa. Para tanto foram utilizados 40 ratos machos (Rattus norvegicus), da linhagem Wistar, distribuídos em quatro grupos (n= 10/grupo): CI- animais de seis meses; SR- animais de 18 meses alimentados com dieta normal; RCI- animais de 18 meses alimentados com dieta com 12% de restrição calórica; RCII- animais de 18 meses submetidos à restrição calórica de 30%. Aos seis meses de idade, os animais foram transferidos para o biotério setorial, onde permaneceram até aos 18 meses sob condições ambientais controladas de temperatura e de iluminação e água ad libitum. Foi possível observar que a RC em nível de 30% minimizou de forma eficaz os efeitos deletérios do envelhecimento nos neurônios mioentéricos, podendo ser adotada como alternativa contra os distúrbios gastrointestinais comuns em indivíduos idosos. / The last years were characterized by a significant increase in the elderly population. For this reason, concern for the elderly is becoming a constant in our society, since the aging results in impairment of bodily function, or not accompanied by structural changes. In the gastrointestinal tract (GI), the aging process can cause significant morphological changes. The regulation of motility of the gut is controlled mainly by myenteric neurons of the enteric nervous system. The decrease in the density of neurons in the colon can lead to a reduction in the frequency and amplitude of contraction expressed as colonic constipation. The actions aimed at reducing the effects of aging on the GI system include those related to diet, among which stands out caloric restriction. Caloric restriction, and have a protective effect on the myenteric neurons during aging, is also responsible for the decrease of neuronal death by apoptosis, a process accentuated with aging. Thus, this study was to evaluate the effects of different levels of calorie restriction on the plasticity of myenteric neurons NADPH and acetylcholinesterase positive of the colon of rats during the aging process by means of ultrastructural (transmission electron microscopy) and morphoquantitative analysis. Therefore, we used 40 male Wistar rats (Rattus norvegicus), divided into four groups (n = 10): CI- animals six months; SR- animals 18 month fed a normal diet; RCI - animals 18 months fed a diet with 12% caloric restriction; RCII- animals 18 months fed a diet with 30% caloric restriction. At six months, the animals were transferred to the vivarium sector, where they remained up to 18 months under controlled conditions of temperature and light and water ad libitum. It was observed that the RC level of 30% effectively minimized the deleterious effects of aging on myenteric neurons, which may be adopted as an alternative against the common gastrointestinal disorders in the elderly.