Made available in DSpace on 2014-08-20T14:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_carolina_bespalhok_jacometo.pdf: 1268140 bytes, checksum: f50f9d5e712805bbf423a8f08512f6ed (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Dietary polyunsaturated fatty acids (PUFAs) are negative regulators of hepatic lipogenesis and their effects are at transcriptional levels. The essential fatty acids omega-3 and omega-6, consumed during pregnancy can benefit maternal and offspring health. The nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα), when activated by PUFAs enhances lipolytic genes. Liver X receptor α (LXRα) and sterol regulatory element binding protein 1c (SREBP-1c) are nuclear receptors that enhance lipogenic genes, and are repressed by PUFAs. The present study aimed to investigate the effects of diets, rich in omega-3 or omega-6, consumed throughout three generations, on biochemical parameters and the expression level of some genes related to lipid metabolism. For this study we used adult Wistar/UFPel rats, composing the founding generation, females that received diet with flaxseed oil (OM group, n=18) or soybean oil (CTL group, n=18) during pregnancy. At F1 weaning, 48 females offspring were selected and allocated in three groups, females from OM group, that continued receiving diet with flaxseed oil (OM/OM group, n=16), females from OM group, that started to receive diet with soybean oil (OM/CTL group, n=16) and females from CTL group, that continued receiving diet with soybean oil (CTL/CTL group, n=16). At F2 weaning, 16 females offspring of each group were selected and continued receiving the same diets (OM/OM/OM group, OM/CTL/CTL group and CTL/CTL/CTL group). The females were evaluated in the pre-partum (19±1 days of pregnancy) and at postpartum period (21 days after parturition). The dietary fatty acid profile did not affect the diet daily intake and the pregnancy rate (P>0.05), however, dams that received the diet rich in omega-3 had heaviest offspring (P=0.01). Diets with higher omega-3 level decreased triglycerides serum levels, and maintained constant the non-esterified fatty acids (NEFA) levels (P=0.04), while the animals fed with high proportion of omega-6 had fluctuant NEFA levels, and an outstanding increase in the postpartum period of F2 generation (P=0.02). PPARα, RXRα, LXRα and SREBP-1c had been regulated by the diets throughout generations. In the pre-partum moment of F2 generation, the animals fed with high omega-3 had a lower expression of LXRα (P=0.01) indicating its effectiveness on inhibiting lipogenic action. Our results indicate that the PUFAs effect on the control of lipolysis and lipogenesis is cumulative throughout generations and the omega-3 exerts a better control. / Dietas contendo ácidos graxos poli-insaturados (AGPIs) exercem controle negativo sobre a lipogênese hepática e seus efeitos são observados ao nível transcricional. Os ácidos graxos essenciais ômega-3 e ômega-6, quando consumidos durante a gestação podem beneficiar a saúde materna e da prole. O receptor nuclear peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα), quando ativado pelos AGPIs favorecem a atividade de genes lipolíticos. O liver X receptor α (LXRα) e sterol regulatory element binding protein 1c (SREBP-1c) são receptors nucleares que ativam genes lipogênicos, e são reprimidos pelos AGPIs. O presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos de dietas, ricas em ômega-3 ou ômega-6, consumidas ao longo de três gerações, sobre parâmetros bioquímicos e o nível de expressão de alguns genes relacionados ao metabolismo lipídico. Para este estudo foram utilizados ratas adultas, da linhagem Wistar/UFPel, compondo a geração fundadora, fêmeas que receberam ração com óleo de linhaça (Grupo OM, n=18) ou óleo de soja (Grupo CTL, n=18) durante toda a gestação. No desmame da F1 foram selecionadas 48 progênies fêmeas, então divididas em três grupos, fêmeas oriundas do Grupo OM, que continuaram a receber dieta com óleo de linhaça (Grupo OM/OM, n=16), fêmeas oriundas do Grupo OM, que passaram a receber dieta com óleo de soja (Grupo OM/CTL, n=16) e fêmeas oriundas do Grupo CTL, que continuaram a receber dieta com óleo de soja (Grupo CTL/CTL, n=16). No desmame da F2 foram selecionadas 16 progênies fêmeas de cada grupo que seguiram recebendo o mesmo tratamento (Grupo OM/OM/OM; Grupo OM/CTL/CTL e Grupo CTL/CTL/CTL). As fêmeas foram avaliadas no período pré parto (19±1 dias de gestação) e no pós-parto (21 dias após o parto). O perfil de ácidos graxo da dieta não afetou o consumo de ração e nem a taxa de prenhez (P>0,05), porém as fêmeas alimentadas com dieta rica em ômega-3 tiveram filhotes mais pesados (P=0,01). A dieta com alto nível de ômega-3 diminuiu os níveis séricos de triglicerídeos (P=0,04), e mantiveram constante os níveis de ácidos graxos não-esterificados (AGNEs), enquanto animais alimentados com uma proporção maior de ômega-6 tiveram níveis flutuantes de AGNEs, e um notável aumento no perído pós-parto da geração F2 (P=0,02). PPARα, RXRα, LXRα and SREBP-1c foram regulados pelas dietas ao longo das gerações. No período pré-parto da geração F2, os animais alimentação com alto ômega-3 apresentaram uma menor expressão de LXRα (P<0,001), indicando sua efetividade em inibir a ação lipogênica. Nossos resultados indicam que os efeitos dos AGPIs no controle da lipólise e lipogênese é cumulativo ao longo das gerações e o ômega-3 exerce um controle mais efetivo.

La lipase pancréatique apparentée de type 2 du cobaye (GPLRP2) hydrolyse une grande variété de substrats lipidiques. Elle montre cependant une sélectivité selon l’organisation supramoléculaire du substrat et la présence de surfactants comme les sels biliaires (NaTDC). Nous avons utilisé la spectroscopie infrarouge (FTIR) pour étudier les interactions entres les phospholipides (DPPC), les surfactants et la GPLRP2 dans des conditions expérimentales proches de celles du tractus digestif. Pour étudier l’étape d’adsorption indépendamment de l’hydrolyse, un variant inactif de GPLRP2 (S152G) a été produit. Diverses dispersions aqueuses de phospholipides ont été préparées : des vésicules multilamellaires (MLV), unilamellaires (LUV) et des micelles mixtes DPPC-surfactant. GPLRP2 hydrolyse le DPPC présent dans des micelles mixtes DPPC-NaTDC mais n’a aucune activité sur le DPPC en phase lamellaire ou présent dans des micelles DPPC-Triton X100. L’analyse par FTIR de l’interaction de GPLRP2 S152G avec le système DPPC-NaTDC montre des changements importants dans le désordre conformationnel et la mobilité des chaînes acyles, la déshydratation de l’interface, l’orientation des têtes polaires et leurs liaisons hydrogène. Aucun effet n’est observé avec les MLV, les LUV ou le système DPPC-Triton X100. Il y a ainsi une reconnaissance spécifique du DPPC dans les micelles mixtes avec les sels biliaires, en accord avec l’activité enzymatique de GPLRP2. Les changements du spectre IR pendant l’hydrolyse du DPPC par la GPLRP2 ont été suivis. Certaines caractéristiques attribuées à la formation de produits de lipolyse peuvent être utilisées pour une étude quantitative de la lipolyse par FTIR. / Guinea pig pancreatic lipase-related protein type 2 (GPLRP2) hydrolyzes a large set of lipid substrates, but displays however some selectivity depending on the supramolecular structure of substrate and the presence of surfactants like bile salts (NaTDC). We used Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to study the interactions between phospholipids (DPPC), surfactants and GPLRP2 under conditions close to those of the GI tract. To study the adsorption step independently from hydrolysis, a GPLRP2 inactive variant (S152G) was produced. Various phospholipid dispersions were prepared: multilamellar (MLV) and large unilamellar vesicles (LUV) and mixed micelles with surfactants. GPLRP2 was found to hydrolyze DPPC present in mixed DPPC-NaTDC micelles but was inactive on DPPC vesicles and DPPC-Triton X100 micelles. FTIR analysis of GPLRP2 S152G interaction with the DPPC-NaTDC system showed a decrease in the conformational disorder and mobility of the acyl chains, a dehydratation of the interface, and changes in the orientation and H-bonding of DPPC polar head-groups. These effects were not observed with MLV, LUV and DPPC-Triton X100 micelles, thus indicating a specific recognition of DPPC in mixed phospholipid-bile salt micelles, in agreement with phospholipase activity measurements. Changes in the IR spectra during DPPC hydrolysis by GPLRP2 were monitored. Specific spectral features were associated to the production of lipolysis products and could be used for quantifying phospholipid lipolysis by FTIR.

Le récepteur hépatique aux lipoprotéines LSR est impliqué dans la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides telles que les résidus de chylomicrons pendant la phase postprandiale. La réduction de l’expression du LSR chez la souris (LSR+/-) est associée à une dyslipidémie et une lipémie postprandiale élevée. Afin de mieux comprendre la régulation de la distribution des lipides alimentaires, nous avons cherché quels étaient les facteurs pouvant affecter le niveau protéique de LSR. La leptine, hormone sécrétée par le tissu adipeux et connue pour son action d’hormone de satiété au niveau du système nerveux central, a été démontrée dans cette thèse comme modulant l’expression de LSR par la régulation de la transcription du gène lsr. La leptine est impliquée dans la régulation de la lipogénèse à travers SREBP-1. Grâce à l’utilisation d’un extrait de Garcinia cambogia contenant un inhibiteur de l’ATP citrate lyase, nous avons démontré une interaction importante entre les enzymes lipogéniques, l’expression de LSR et d’autres récepteurs lipoprotéiques, afin de maintenir un équilibre entre la synthèse de lipides endogènes et l’apport alimentaire de lipides exogènes. Soumises à un régime hyperlipidique, les souris sauvages montrent une diminution de l’expression des enzymes lipogéniques hépatiques, aggravée chez les souris LSR+/-. Ces résultats indiquent qu’il existe un mécanisme de maintien de l’équilibre entre la lipogénèse (synthèse endogène de lipides), la lipolyse (utilisation lipidique comme substrat énergétique) et le stockage de lipides à travers une forte interaction entre les enzymes lipogéniques et LSR. / The hepatic lipoprotein receptor LSR is involved in the clearance of triglyceride-rich lipoproteins including chylomicrons remnants during the post-prandial phase. Reduced LSR protein expression in mice (LSR+/-) is associated with dyslipidemia and increased postprandial lipemia; these mice exhibit increased weight gain with aging or when placed under a high-fat diet. In order to better understand the regulation of the distribution of dietary lipids, we looked for factors that could regulate LSR protein levels. Leptin is a hormone secreted by the adipose tissue that is a centrally-acting satiety factor, and was demonstrated to modulate LSR mRNA and protein expression through the modulation of transcription of the gene lsr. Leptin has been reported be involved in the control of lipogenesis through SREBP-1c. Using Garcinia cambogia extract containing an inhibitor of ATP citrate lyase, we demonstrated that there is an important link between lipogenic enzymes and LSR protein levels and with other lipoprotein receptors that provides the means to maintain a balance between endogenous lipid synthesis and dietary intake of exogenous lipids. When exogenous lipid intake is increased in the form of a high-fat diet, mice exhibited a decrease in hepatic lipogenic enzymes expression, but a deficiency of LSR led to increased lipid content in the peripheral tissues. These results suggest the presence of mechanisms for the maintenance for the balance between lipogenesis (de novo endogenous lipid synthesis), lipolysis (lipids used as energy substrate), and lipid storage through an important link between lipogenic enzymes and LSR.

La réduction des excursions glycémiques postprandiales a été proposée comme un moyen pour limiter le risque de développement du diabète de type 2. L’intérêt s’est donc porté sur les outils nutritionnels susceptibles de moduler la biodisponibilité des glucides et ainsi leur impact sur la glycémie postprandiale. Les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour but d’étudier les effets de différents ingrédients modifiant la biodisponibilité du glucose, non seulement sur la glycémie postprandiale à court terme (2 heures) mais aussi sur les cinétiques du débit d’apparition et de disparition de glucose (total, exogène et endogène - isotopes stables) et les autres paramètres métaboliques de la phase postprandiale au cours de la journée. Dans la première étude (β-glucanes), nous avons montré que l’addition de fibres β-glucanes à un repas glucidique chez des sujets sains en surpoids ralentit l’absorption du glucose dans le plasma. Ceci a prolongé la réponse insulinique et par conséquent l’inhibition de la lipolyse et de la production endogène de glucose. Dans la deuxième étude (Eurostarch), nous avons montré que la diminution de la biodisponibilité du glucose au petit-déjeuner (amidon lentement digestible, index glycémique bas) diminue l’apparition du glucose exogène dans le plasma et pourrait avoir un effet second-repas chez des sujets sains en surpoids. Mais nous n’avons pas mis en évidence d’amélioration de ces effets métaboliques à plus long terme (5 semaines). Dans la troisième étude présentée (Nutriose), nous avons montré que l’addition de dextrine résistante NUTRIOSE®10 (fermentescible) au petit-déjeuner chez des sujets sains, diminue les réponses glycémiques, insuliniques postprandiales et le profil de ghréline au cours de la journée (en comparaison à une maltodextrine). En parallèle, la prolongation observée de la fermentation et l’oxydation du NUTRIOSE®10 pourraient fournir de l’énergie en phase postprandiale tardive. En conclusion, l’analyse des paramètres métaboliques au-delà de 2 heures après le repas, a permis de mettre en évidence les effets métaboliques à plus long terme de la modulation de l’apparition du glucose dans le plasma (ralentissement, prolongation, réduction) sur les cinétiques du glucose, la réponse insulinique, la lipolyse et l’oxydation des substrats / The reduction of the postprandial glycemic excursions has been proposed as to limit risk of type 2 diabetes. There has been growing interest in the development of dietary ingredients that could potentially modulate carbohydrates bioavailability and thus their impact on postprandial glycemia. The aim of this thesis was to investigate the effects of the the modulation of glucose bioavailability by different ingredients on 2-hour glycemic response but also on glucose kinetics (total, exogenous and endogenous – stable isotopes) and on other daylong metabolic parameters. In the first study (β-glucanes), we showed that the addition of β-glucan fiber to a carbohydrate meal in healthy overweight subjects reduced the appearance of glucose in plasma. As a consequence, insulin response was also prolonged and induced a prolonged inhibition on lipolysis and endogenous glucose production. In the second study (eurostarch), the reduction in glucose availability (slowly available glucose, low GI) at breakfast decreased plasma exogenous glucose appearance and tended to improve glucose control at the subsequent lunch. But we did not observe the improvement of such metabolic effects in the long-term (5 weeks). In the last study, we showed that the addition of a resistant dextrin, NUTRIOSE®10, decreased postprandial glycemic and insulinemic response as well as daylong satiety-related ghrelin profile, compared to maltodextrin. In parallel, the prolonged fermentation and oxidation pattern of NUTRIOSE®10 up to 10 hours after ingestion at breakfast could induced an extended energy release with NUTRIOSE®10 in the late postprandial phase. In conclusion, the follow-up of metabolic parameters beyond 2 hours after the meal have highlighted the longer-term metabolic effects of the modulation of glucose appearance in plasma (delay, extension, reduction) on glucose kinetics, insulin response, lipolysis and nutrients oxidation

Die therapeutische Beeinflußbarkeit einer Leberverfettung gilt weltweit als unbefriedigend ge-löst, so daß ein letaler Ausgang besonders bei Wiederkäuern teilweise nicht zu verhindern ist. Die Nutzung von beta-Rezeptorenblockern hat bisher mit dieser Indikation keinen Eingang in die Veterinärmedizin gefunden. In den vorliegenden Untersuchungen wurden deshalb die Auswirkungen einer unspezifischen Blockade der beta-adrenergen Rezeptoren auf die Lipolyse, die klinischen und hämatologi-schen Funktionen sowie Leber-, Eiweiß- und Mineralstoffwechsel bei fastenden Schafen ge-prüft. Insbesondere wurde dabei die Wirkung einer Propranololapplikation auf die Lipolyse in der frühen Phase des Fastens untersucht. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 15 weiblichen, klinisch gesunden, güsten Schafen der Rasse Merino-Fleisch während eines dreitägigen Futterentzuges mit Hilfe einer Dauertropfinfu-sion mit zwei 8stündigen Pausen 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d bzw. den Tieren der Kontrollgruppe ein vergleichbares Volumen einer NaCl-Lösung appliziert. Neben der klini-schen Kontrolle von Puls- und Atemfrequenz, Körpertemperatur und Pansenaktivität erfolgte über die wiederholte Gewinnung von Blutproben aus der Vena jugularis externa eine Erfassung der Konzentrationen von Glucose, FFS, Bilirubin, BHB, K, Na, Mg, Gesamteiweiß und Albu-min im Blutserum. Zur Kontrolle der Leberfunktion wurden die Aktivitäten der GLDH und ASAT bestimmt. Die Wirkung des beta-Rezeptor-Antagonisten Propranolol auf die hämatolo-gischen Parameter wurde durch die Kontrolle der Leukozyten-, Erythrozyten- und Hämoglo-binkonzentrationen und den Hämatokrit der Schafe im Versuchsverlauf überprüft. In Übereinstimmung mit bisherigen Untersuchungen an Wiederkäuern und Nichtwiederkäuern kam es aufgrund der dreitägigen Futterdeprivation in allen Tiergruppen zu einer signifikanten Verminderung des Körpergewichtes um bis zu 9,8 %. Die Zahl der Pansenbewegungen redu-zierte sich bei allen Tieren signifikant bereits innerhalb der ersten 48 Stunden der Futterdepri-vation. Der stärkste Abfall der Pansenaktivität ließ sich bei den Schafen, denen 1 mg Propra-nolol/kg KM/d infundiert wurde, nachweisen. Puls- und Atemfrequenz, die Konzentrationen von Na, K, Mg, Gesamteiweiß und Albumin sowie die Aktivitäten von GLDH und ASAT im Blutserum blieben im Versuchsverlauf ohne signifikante Veränderungen. Eine Beeinflussung der hämatologischen Parameter ließ sich we-der bei den Schafen der Kontrollgruppe noch bei denen der Versuchsgruppen nachweisen. Während der Futterentzug in allen Tiergruppen zu einer tendenziellen Abnahme der Blut-serumkonzentration an Glucose führte, stiegen die Konzentrationen an FFS, Bilirubin und BHB im Blutserum aller Tiere an. Damit weisen die Veränderungen in den Konzentrationen von FFS, BHB und Bilirubin im Blutserum der Schafe der Kontrollgruppe die typischen Merkmale einer Fastenstoffwechsellage auf. In beiden Versuchsgruppen fielen diese Konzen-trationserhöhungen gegenüber denen der Kontrollgruppe statistisch gesichert niedriger aus. Unter Berücksichtigung der dabei erreichten Niveaus ließ sich für die Versuchsgruppen eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel als in der Kontrollgruppe feststellen. Der Übergang von der ersten in die zweite Phase des Fastenstoffwechsels ist in allen Tiergrup-pen, besonders deutlich in beiden Versuchsgruppen, zum Zeitpunkt um 48 h nach Versuchsbe-ginn an der Erhöhung der Körpertemperatur sowie den stärkeren Anstiegen der FFS-Konzentrationen erkennbar. Die besondere klinische und labordiagnostische Bedeutung der Änderungen der FFS-Konzentration im Blutserum zeigte sich in der zeitlich früheren und ausgeprägteren Reaktion als die Konzentrationsänderungen von Bilirubin und BHB. Bereits nach 24stündigem Fasten waren in allen Schafgruppen signifikant gegenüber den Ausgangswerten erhöhte FFS-Konzentrationen nachweisbar. In beiden Versuchsgruppen war bis zum Erreichen der Maxi-malwerte 48 h nach Beginn des Fastens ein geringerer Anstieg der FFS-Konzentration im Blut-serum als in der Kontrollgruppe nachzuweisen. Nach dem Erreichen der Maximalkonzentration kam es unter dem Propranololeinfluß in beiden Versuchsgruppen zu einem raschen, signifi-kantem Abfall der FFS-Konzentration um 44,7 bzw. 63,5 %. Die Abnahme der FFS-Konzentration im Blutserum vom Maximalwert bis zum Versuchsende betrug in der Kontroll-gruppe lediglich 8,6 %. und lag damit signifikant unter den Vergleichswerten der Versuchstie-re. Für die Konzentration der FFS fanden sich zum Versuchsende zwischen allen Gruppen si-gnifikante Unterschiede. Damit läßt sich eine dosisabhängige Wirkung einer Propranololappli-kation auf die Freisetzung von FFS aus den körpereigenen Fettdepots ableiten. Als Besonderheit war zu beobachten, daß sich die Konzentration der FFS in der Kontrollgrup-pe in den Zeiträumen der Infusion der NaCl-Lösung vermindert. Möglicherweise spielt hierbei der säuernde Einfluß des NaCl auf den pH-Wert im Blut eine Rolle. Unter dem Einfluß einer pH-Verminderung kommt es dabei zu einer Absenkung der Lipolyserate. Der zwischen den Infusionszeiten starke Konzentrationsanstieg der FFS in der Kontrollgruppe führt in dieser zu signifikant höheren FFS-Konzentrationen als in den Versuchsgruppen. Die Konzentrationsänderungen von direkt reagierendem und Gesamtbilirubin fielen bei den Schafen der Kontrollgruppe höher aus als bei den Tieren der Versuchsgruppen. Während die Maximalkonzentrationen für das Gesamtbilirubin in den Versuchsgruppen mit Dosierungen von 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d 48 h nach Versuchsbeginn erreicht werden, ließen sich die maximalen Gesamtbilirubinkonzentrationen in der Kontrollgruppe erst 56 h nach Versuchsbe-ginn nachweisen. Die dabei vorhandenen Konzentrationsunterschiede zwischen den einzelnen Gruppen weisen auf eine geringere Belastung der Leber bei den Schafen der Versuchsgruppen hin. Auch die BHB-Konzentrationen im Blutserum der Schafe der Versuchsgruppen lagen zum Versuchsende unter denen der Tiere in der Kontrollgruppe. Damit liegt ein weiterer Indikator auf eine geringere Leberbelastung der Tiere in den Versuchsgruppen gegenüber den Schafen der Kontrollgruppe vor. Die absolut niedrigsten BHB-Konzentrationen waren bei den Schafen der Versuchsgruppe mit einer Propranololgabe von 1 mg/kg KM/d nachweisbar. In dieser Gruppe wurde die maximale BHB-Konzentration 32 h nach Fastenbeginn erreicht. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß sich mit Propranololgaben in Höhe von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d beim Schaf eine Hemmung der Lipolyse innerhalb der ersten 64 Stunden eines Futterentzuges erreichen läßt, ohne dabei nachweisbaren Einfluß auf hämatologische Parameter auszuüben. Insbesondere weisen die zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe vergleichbaren Anstiege der FFS-Konzentrationen in den infusionsfreien Zeiträumen auf den Einfluß des beta-adrenergen Antagonisten auf die Lipolyse während der Infusion hin. Die Konzentrationsände-rungen von Bilirubin und BHB in den Versuchsgruppen erfolgen in deutlich geringerem Um-fang als in der Kontrollgruppe. Damit läst sich auf eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel bei den Versuchstieren schließen. Die nicht signifikanten Veränderungen der Enzymaktivitäten von GLDH und ASAT bestätigen, daß durch die Anwendung von Propra-nolol keine negative Beeinflussung der Leberfunktion erfolgt. Aufgrund der stärkeren Reduzie-rung der Zahl der Pansenbewegungen und des verminderten Konzentrationsanstieges von FFS im Blutserum der Schafe, denen 1 mg Propranolol/kg KM/d appliziert wurde, gegenüber denen die 0,5 mg Propranolol/kg KM/d erhielten, ist von einer Dosisabhängigkeit der Propranolol-wirkung auszugehen. Die Applikation von Propranolol in einer Dosis von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d stellt beim Schaf eine geeignete Methode dar, frühzeitig eine Verminderung der fasten-induzierten Lipolyse zu erreichen. / The treatment of the fatty liver disease is world-wide regarded as unsatisfactory, so that death of the affected ruminants is partly unavoidable. The administration of beta receptor blockers in such cases has not found its way into veterinary medicine until now. In this study, the effects of a nonspecific blockade of the beta adrenoceptors on lipolysis, clinical and hematological parameters as well as on the metabolism of the liver, proteins and minerals in fasting sheep were therefore tested. Especially, the effect of a Propranolol administration on the lipolysis in the early stage of fasting was examined. During a three-day period of food deprivation, 15 female, clinically healthy and non-pregnant sheep (Merino-Fleisch) were given 0.5 or 1 mg Propranolol/kg body weight per day via a continuous infusion with two interruptions of eight hours. During the experiment, pulse, respiration rate, body temperature and rumen activity were checked. The serum concentrations of glucose, FFA, bilirubin, beta-hydroxybutyrate, potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin were controlled by repeatedly taking blood samples from the vena jugularis externa. The activity of the enzymes GLDH and AST were determined to check the liver function. The effect of the beta-receptor antagonist Propranolol on the hematological parameters was checked by examining the WBC, RBC, the hemoglobin concentrations and the packed cell volume. All test groups showed significant decrease in body weigth of up to 9.8 %, due to the three-day food deprivation. Even within the first 48 hours of food deprivation, rumen motility of all animals was decreasing significantly. Those sheep which received 1 mg Propranolol/kg body weight per day showed the strongest decrease in rumen activity. Pulse and respiration rate, the concentrations of potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin as well as the activity of GLDH and AST in blood serum remained without significant changes during the experiment. Neither the sheep of the control group nor those of the experimental groups showed any influence on the hematological parameters. While the blood glucose concentration tended to be lower during the food deprivation in all groups, the concentrations of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate in blood serum were increasing. Thus, the changes of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the control group showed the typical characteristics of fasting metabolism. These absolute increases in concentrations were significantly lower in both experimental groups than those in the control group. With regard to the levels reached and compared to the control group, a smaller load of energy and liver metabolism could be determined in the experimental groups. The transition from the first to the second stage of the fasting metabolism in all groups (but especially in the experimental groups) was clearly discernible in the rises of body temperature and in the stronger increases of the FFA concentrations approximately 48 hours after the experiment started. The special clinical and diagnostic importance of the FFA concentration was indicated in an earlier and stronger change of the FFA concentration in the blood serum, compared to the changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate. As early as 24 hours after the beginning of the fasting, a significant rise of the FFA concentration in comparison to the initial concentration could be proved. In contrast to the control group the two experimental groups showed a smaller increase in the FFA concentration. All groups reached their maxima of FFA concentration 48 hours after the beginning of the experiment. Afterwards FFA concentrations in the two experimental groups were sinking fast and significantly by 44.7 % and 63.5 % respectively. In the control group, the decrease of the FFA concentration from the maximum until the end of the experiment was only 8.6 % and thus significantly lower than the comparative results. At the end of the experiment, significant differences in FFA concentrations between all groups could be proved. So, it can be assumed that there is a dose-dependent effect of Propranolol on the FFA release from the bodyŽs own fat depots. The FFA concentration in the control group was decreasing during the NaCl-infusion. This could be due to NaClŽs influence on the pH value of the blood. The reduction of the pH causes a decreasing rate of the lipolysis. The strong rise of FFA concentration between the infusion in the control group, lead to significantly higher results compared to the experimental groups. The changes of total and direct reacting bilirubin in the control group were higher than in the experimental groups. While maximum concentrations of total bilirubin acid in the experimental groups (which got 0.5 and 1 mg Propranolol/kg body weigth per day respectively) could be determined 48 hours after the experimentŽs start, maximum concentrations in the control group could be found only 56 hours after beginning of the fasting. Beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were also lower than in the control group. These differences between the groups indicate a smaller strain of the liver in the experimental groups. The lowest beta-hydroxybutyrate concentrations could be proved in the experimental group with a dose of 1 mg Propranolol/kg body weight per day. In this group, the maximum beta-hydroxybutyrate concentration was reached 32 hours after the beginning of the fasting. These results suggest that by the administration of Propranolol at doses of 0.5 mg and 1 mg/kg body weigth per day respectively it is possible to inhibit the lipolysis within the first 64 hours after a food deprivation without effecting the hematological parameters. Particularly, the comparable increases in FFA concentrations in the experimental and control groups between the infusions indicate a direct effect of the beta-adrenergic antagonist on the lipolysis during the infusions. The changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were smaller than those in the control group. This suggests a smaller strain on the energy and liver metabolism in the experimental groups compared to the control group. The nonsignificant changes of the activity of GLDH and AST indicate no negative influence on the liver function after applicating Propranolol. The stronger reduction of rumen motility and the smaller increase of the FFA concentration in the group with 1 mg Propranolol/kg body weigth per day compared to the group with 0.5 mg Propranolol/kg body weigth per day shows the dose-dependent effect of Propranolol. The application of Propranolol at a dose of 0.5 mg or 1 mg/kg body weigth per day is a suitable method to early inhibit fasting-induced lipolysis in sheep.

博士(スポーツ健康科学) / Doctor of Philosophy in Health and Sports Science / 同志社大学 / Doshisha University

In humans, various dietary and social factors led to the development of increased brain sizes alongside large adipose tissue stores. Complex reciprocal signaling mechanisms allow for a fine-tuned interaction between the two organs to regulate energy homeostasis of the organism. As an endocrine organ, adipose tissue secretes various hormones, cytokines, and metabolites that signal energy availability to the central nervous system (CNS). Vice versa, the CNS is a critical regulator of adipose tissue function through neural networks that integrate information from the periphery and regulate sympathetic nerve outflow. This review discusses the various reciprocal signaling mechanisms in the CNS and adipose tissue to maintain organismal energy homeostasis. We are focusing on the integration of afferent signals from the periphery in neuronal populations of the mediobasal hypothalamus as well as the efferent signals from the CNS to adipose tissue and its implications for adipose tissue function. Furthermore, we are discussing central mechanisms that fine-tune the immune system in adipose tissue depots and contribute to organ homeostasis. Elucidating this complex signaling network that integrates peripheral signals to generate physiological outputs to maintain the optimal energy balance of the organism is crucial for understanding the pathophysiology of obesity and metabolic diseases such as type 2 diabetes.

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L’obésité s’accompagne de pathologies comme le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires, liées à des dérégulations métaboliques et endocriniennes du tissu adipeux blanc (TAB). Au cours du vieillissement, la perte de masse musculaire peut être associée à l’obésité et définit le concept d’obésité sarcopénique. Les traitements mis en œuvre pour contrecarrer ces pathologies n’ont qu’un succès très partiel. Il est donc opportun de développer des stratégies alternatives originales qui pourraient aboutir à des thérapeutiques ciblées. Notre équipe étudie les régulations métaboliques du TAB, source majeure de stockage de l’énergie de l’organisme. Les triglycérides stockés sont libérés à jeun grâce à la lipolyse qui libère les acides gras non-estérifiés (AGNE) et le glycérol dans le sang, comme source d’énergie des autres tissus. En plus de la β-oxydation des AGNE, leur ré-estérification partielle intervient pour limiter leur libération lors de la lipolyse. La glycéronéogenèse est nécessaire à la ré-estérification en situation de jeûne. Des études préalables ont montré que l'administration de citrulline (CIT) pendant trois mois à des rats vieillissants induit une diminution d’environ 40% de la masse viscérale du TAB. Cet acide aminé non protéique est un complément alimentaire donné au cours du vieillissement ou à des sportifs pour augmenter la masse musculaire. Nous avons étudié les effets de la CIT sur des cultures d’explants de TAB de rats. Dans la première partie de ce travail, nous montrons que la CIT a un effet direct lipolytique et anti-glycéronéogénique sur les explants des rats qu’ils soient jeunes ou âgés. Cependant, la libération des AGNE du TAB des rats jeunes est limitée par une augmentation de la capacité oxydative du tissu. Avec l’âge, la masse du TAB augmente en parallèle à l’augmentation d’un état pro-inflammatoire. Afin de comprendre l’influence de ces deux paramètres indépendamment de l’âge, nous avons étudié dans la deuxième partie de ce travail, les effets de la CIT sur les explants de TAB de rats jeunes soumis à un régime contrôle (CD) ou hyperlipidique (HFD). Nous observons une augmentation, induite par la CIT, de la lipolyse et de la capacité ß-oxydative du TAB des rats quel que soit le régime, alors que la glycéronéogenèse est diminuée. Toutefois, les AGNE sont sélectivement libérés par le TAB de rats HFD, en relation avec une réduction drastique de leur ré-estérification. Le NO est un médiateur de ces effets. Dans une troisième partie, nous démontrons que la CIT agit directement sur le TAB de rats CD et HFD pour induire l'expression de la protéine découplante, UCP1, en lien avec le « brunissement » potentiel du TAB par cet acide aminé. Ces effets ne sont pas observés au sein du TAB des rats âgés. L’ensemble de nos résultats établit les bases pour de futures investigations visant à élucider les mécanismes par lesquels la CIT réduit la masse adipeuse et ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques pour lutter contre le surpoids et l’obésité sarcopénique. / Obesity is frequently associated with type 2 diabetes and cardiovascular diseases, related to metabolic and endocrine dysregulation of white adipose tissue (WAT). During aging, the loss of muscle mass may be associated with obesity and defines the concept of sarcopenic obesity. Treatments implemented to counteract these conditions showed a very partial success. It is therefore appropriate to develop original alternative strategies that could lead to targeted therapies. Our team studies the metabolic regulation of WAT, the major source of energy storage in the body. Non-esterified fatty acids (NEFA) and glycerol are released in the blood from stored triglycerides through lipolysis and used as a source of energy for other tissues. In addition to their β-oxidation, NEFA are re-esterified in part, a process that limits their release in the blood. Glyceroneogenesis is the pathway necessary to NEFA re-esterification in the fasting state. Previous studies showed that administration of citrulline (CIT) for three months to aging rats induced a decrease of approximately 40% of the visceral WAT mass. This non-protein amino acid is given as a dietary supplement during aging or sports to increase muscle mass. We studied the effects of CIT on explant cultures of rat WAT. In the first part of this work, we show that CIT exerts a direct lipolytic and anti-glyceroneogenic effect on explants from rats whether young or old. However, the release of NEFA from the explants of young rats is limited by an increase in the oxidative capacity of the tissue. During aging, WAT mass augments in parallel to the increase in a pro-inflammatory state. To understand the influence of these two parameters regardless of age, we studied in the second part of this work, the effects of CIT on WAT explants from young rats fed a control (CD) or high fat (HFD) diet. We show an CIT-induced increase in lipolysis and beta-oxidative capacity of WAT from rats whatever the diet, while glyceroneogenesis is reduced. However, NEFA are selectively released from WAT of HFD rats, in connection with a drastic reduction of their re-esterification. NO is a mediator of these effects. In the third part of this work, we show that CIT acts directly on WAT from CD and HFD rats to induce the expression of uncoupling protein, UCP1, in line with the potential "browning" of WAT by this amino acid. These effects were not observed in explants from old rats. Altogether our results establish the basis for future investigations aimed at elucidating the mechanisms by which CIT reduces body fat and open new therapeutic perspectives to fight overweight and sarcopenic obesity.

L’obésité s’accompagne de pathologies comme le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires, liées à des dérégulations métaboliques et endocriniennes du tissu adipeux blanc (TAB). Au cours du vieillissement, la perte de masse musculaire peut être associée à l’obésité et définit le concept d’obésité sarcopénique. Les traitements mis en œuvre pour contrecarrer ces pathologies n’ont qu’un succès très partiel. Il est donc opportun de développer des stratégies alternatives originales qui pourraient aboutir à des thérapeutiques ciblées. Notre équipe étudie les régulations métaboliques du TAB, source majeure de stockage de l’énergie de l’organisme. Les triglycérides stockés sont libérés à jeun grâce à la lipolyse qui libère les acides gras non-estérifiés (AGNE) et le glycérol dans le sang, comme source d’énergie des autres tissus. En plus de la β-oxydation des AGNE, leur ré-estérification partielle intervient pour limiter leur libération lors de la lipolyse. La glycéronéogenèse est nécessaire à la ré-estérification en situation de jeûne. Des études préalables ont montré que l'administration de citrulline (CIT) pendant trois mois à des rats vieillissants induit une diminution d’environ 40% de la masse viscérale du TAB. Cet acide aminé non protéique est un complément alimentaire donné au cours du vieillissement ou à des sportifs pour augmenter la masse musculaire. Nous avons étudié les effets de la CIT sur des cultures d’explants de TAB de rats. Dans la première partie de ce travail, nous montrons que la CIT a un effet direct lipolytique et anti-glycéronéogénique sur les explants des rats qu’ils soient jeunes ou âgés. Cependant, la libération des AGNE du TAB des rats jeunes est limitée par une augmentation de la capacité oxydative du tissu. Avec l’âge, la masse du TAB augmente en parallèle à l’augmentation d’un état pro-inflammatoire. Afin de comprendre l’influence de ces deux paramètres indépendamment de l’âge, nous avons étudié dans la deuxième partie de ce travail, les effets de la CIT sur les explants de TAB de rats jeunes soumis à un régime contrôle (CD) ou hyperlipidique (HFD). Nous observons une augmentation, induite par la CIT, de la lipolyse et de la capacité ß-oxydative du TAB des rats quel que soit le régime, alors que la glycéronéogenèse est diminuée. Toutefois, les AGNE sont sélectivement libérés par le TAB de rats HFD, en relation avec une réduction drastique de leur ré-estérification. Le NO est un médiateur de ces effets. Dans une troisième partie, nous démontrons que la CIT agit directement sur le TAB de rats CD et HFD pour induire l'expression de la protéine découplante, UCP1, en lien avec le « brunissement » potentiel du TAB par cet acide aminé. Ces effets ne sont pas observés au sein du TAB des rats âgés. L’ensemble de nos résultats établit les bases pour de futures investigations visant à élucider les mécanismes par lesquels la CIT réduit la masse adipeuse et ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques pour lutter contre le surpoids et l’obésité sarcopénique. / Obesity is frequently associated with type 2 diabetes and cardiovascular diseases, related to metabolic and endocrine dysregulation of white adipose tissue (WAT). During aging, the loss of muscle mass may be associated with obesity and defines the concept of sarcopenic obesity. Treatments implemented to counteract these conditions showed a very partial success. It is therefore appropriate to develop original alternative strategies that could lead to targeted therapies. Our team studies the metabolic regulation of WAT, the major source of energy storage in the body. Non-esterified fatty acids (NEFA) and glycerol are released in the blood from stored triglycerides through lipolysis and used as a source of energy for other tissues. In addition to their β-oxidation, NEFA are re-esterified in part, a process that limits their release in the blood. Glyceroneogenesis is the pathway necessary to NEFA re-esterification in the fasting state. Previous studies showed that administration of citrulline (CIT) for three months to aging rats induced a decrease of approximately 40% of the visceral WAT mass. This non-protein amino acid is given as a dietary supplement during aging or sports to increase muscle mass. We studied the effects of CIT on explant cultures of rat WAT. In the first part of this work, we show that CIT exerts a direct lipolytic and anti-glyceroneogenic effect on explants from rats whether young or old. However, the release of NEFA from the explants of young rats is limited by an increase in the oxidative capacity of the tissue. During aging, WAT mass augments in parallel to the increase in a pro-inflammatory state. To understand the influence of these two parameters regardless of age, we studied in the second part of this work, the effects of CIT on WAT explants from young rats fed a control (CD) or high fat (HFD) diet. We show an CIT-induced increase in lipolysis and beta-oxidative capacity of WAT from rats whatever the diet, while glyceroneogenesis is reduced. However, NEFA are selectively released from WAT of HFD rats, in connection with a drastic reduction of their re-esterification. NO is a mediator of these effects. In the third part of this work, we show that CIT acts directly on WAT from CD and HFD rats to induce the expression of uncoupling protein, UCP1, in line with the potential "browning" of WAT by this amino acid. These effects were not observed in explants from old rats. Altogether our results establish the basis for future investigations aimed at elucidating the mechanisms by which CIT reduces body fat and open new therapeutic perspectives to fight overweight and sarcopenic obesity.