Fasting and ketogenic diet prevent seizures in epileptic children, magnesium-deficient rats and other animal models of seizure disorders. This effect has been attributed to increased levels of circulating ketone bodies. The purpose of this study was to determine the role of serum ketone bodies, measured as beta-hydroxybutyrate (BHB), in preventing audiogenically-induced seizures in weanling rats fed a magnesium-deficient diet for 17 days. The effect on seizure susceptibility was investigated by feeding a magnesium-deficient diet to weanling rats for 17 days. Fasting and ketogenic diet (dietary medium chain triglycerides, MCT) markedly decreased seizure incidence that was associated with increased serum BHB level. Also, rats fasted for 24h or fed 28 percent dietary MCT had decreased seizure incidence as compared with rats fed 3 percent dietary MCT or rats fasted for 6h. These effects were not caused by differences in caloric density or percentage of calories from fat in the diets. Gavaging 2 mmoles of BHB resulted in lower seizure incidence; as compared with rats gavaged with 0.5 mmoles BHB when measured 30 min after dosing. In contrast, gavaging 5.6 mmoles of glucose resulted in increased seizure incidence in 24-h-fasted rats. Gavaging 5.6 mmoles of glucose with 0.5 mmole of BHB simultaneously resulted in higher seizure incidence than gavaging with 2.0 mmole BHB and 1.4 mmole glucose simultaneuosly. In addition, gavaging 5.6 mmoles of glucose with 2 mmoles of BHB resulted in higher seizure incidence than gavaging 2 mmoles of BHB alone, which markedly reduced seizure incidence in fasted animals. Fasting, ketogenic diet (MCT) and gavaging BHB increase serum BHB and decrease serum glucose concentrations . Gavaging glucose reduced serum BHB and increased serum glucose concentration. There was an inverse relationship between serum BHB and glucose in all treatments of this study. Although some treatments affected serum minerals, these effects were not consistent among experiments. Therefore, fasting, ketogenic diet (MCT) and gavaging BHB or glucose does not affect serum minerals markedly or consistently; and modifications in serum minerals caused by these treatments do not account for this effect on seizure incidence and severity. Finally, increases in serum BHB and decreases in serum glucose were consistently associated with dose-dependent reductions in seizure susceptibility of rats fed a magnesium-deficient diet for 17 days.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2001. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references. Also available on the Internet.

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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-31Bitstream added on 2014-06-13T18:32:30Z : No. of bitstreams: 1 landazuridelbarrio_ra_me_arafo.pdf: 1042736 bytes, checksum: be0df9361c27ca57464b057d0b3fb500 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A deficiência de magnésio (Mg) na dieta pode ser considerada um fator de risco para o desenvolvimento de osteoporose. A diminuição de Mg na dieta está relacionada à perda de massa óssea em humanos; e em animais, estudos têm demonstrado osteopenia, crescimento ósseo anormal e fragilidade esqueletal. Este estudo avaliou a influência da deficiência de Mg na dieta em ratos jovens e adultos sobre o torque de remoção de implantes e sobre a densidade óssea e radiográfica ao redor de implantes osseointegrados instalados na tíbia dos ratos. Noventa ratos Holtzman foram separados em 2 grupos (n=45; 180 gr - animais jovens/ n=45; 360 gr - animais adultos); cada animal recebeu um implante em cada metáfise tibial. Após a osseointegração dos implantes (60 dias), os dois grupos de animais foram sub-divididos em três grupos: grupo Controle (CTRL, n=15), grupo de deficiência de Mg de 75% (Mg1; n=15) e grupo de deficiência de Mg de 90% (Mg2; n=15). Após 150 dias da instalação dos implantes, todos os animais foram sacrificados. Foram coletadas amostras de sangue e urina, realizada a densitometria óssea das vértebras lombares (L2, L3 e L4) e do fêmur, realizada a densidade óssea radiográfica e mensuração da espessura da cortical óssea, além do teste biomecânico de torque de remoção dos implantes. A análise densitométrica (vértebras lombares e fêmur) e os valores da concentração plasmática e urinária de Mg confirmaram o comprometimento sistêmico dos animais, mostrando valores menores de densidade óssea para os grupos Mg1 e Mg2. A análise da densidade radiográfica demonstrou alterações no osso cortical e medular dos grupos Mg1 e Mg2. A análise da espessura da cortical óssea demonstrou alterações na espessura do osso cortical, apresentando valores menores nos grupos Mg1 e Mg2. / Low dietary magnesium (Mg) may be a risk factor for osteoporosis. Mg intake has been associated with bone mass loss in humans. Mg deficiency in animal models has showed osteopenia, impaired bone growth and skeletal fragility. This study evaluated the influence of magnesium deficiency on diet in young and adult rats on the removal torque of osseointegrated titanium implants. Ninety male Holtzman rats (n=45; 180 gr - young rats / n=45; 360 gr - adult rats) were divided in two groups and received a titanium implant in the tibia metaphysis. After the healing period of 60 days, the animals were randomly divided in three sub-groups: control group (CTRL, n=15 animals), 75% magnesium deficiency group (Mg1, n=15 animals) and 90% magnesium deficiency group (Mg2, n=15 animals). The dietary magnesium deficiency was induced in two groups (Mg1 and Mg2) for 90 days. After 150 days postimplant placement, all animals were sacrificed and collected samples of blood and urine. Densitometry of femur and lumbar vertebrae was performed by dual-energy x-ray absorptiometry (DXA), bone density was measured by digital radiographs at 6 points on sides of the implant and was performed the measurement of the thickness of the cortical bone. All implants were subjected to removal torque. Densitometric analysis (femur and lumbar vertebrae) and serum and urinary magnesium concentration confirmed a systemic impairment of the animals, showing lower bone mineral density for Mg1 and Mg2 in young and adult rats. The analysis of radiographic bone density revealed a negative impact of the Mg deficiency in the cancellous and cortical bone. Analysis of the thickness of cortical bone showed alterations on cortical bone in Mg1 and Mg2 groups. Analysis of the removal torque of the implants in young rats showed a decrease of the removal torque for the Mg1 and Mg2 groups (P <0.05) with a statistical difference in relation to the CTRL group.

Resumo: A deficiência de magnésio (Mg) na dieta pode ser considerada um fator de risco para o desenvolvimento de osteoporose. A diminuição de Mg na dieta está relacionada à perda de massa óssea em humanos; e em animais, estudos têm demonstrado osteopenia, crescimento ósseo anormal e fragilidade esqueletal. Este estudo avaliou a influência da deficiência de Mg na dieta em ratos jovens e adultos sobre o torque de remoção de implantes e sobre a densidade óssea e radiográfica ao redor de implantes osseointegrados instalados na tíbia dos ratos. Noventa ratos Holtzman foram separados em 2 grupos (n=45; 180 gr - animais jovens/ n=45; 360 gr - animais adultos); cada animal recebeu um implante em cada metáfise tibial. Após a osseointegração dos implantes (60 dias), os dois grupos de animais foram sub-divididos em três grupos: grupo Controle (CTRL, n=15), grupo de deficiência de Mg de 75% (Mg1; n=15) e grupo de deficiência de Mg de 90% (Mg2; n=15). Após 150 dias da instalação dos implantes, todos os animais foram sacrificados. Foram coletadas amostras de sangue e urina, realizada a densitometria óssea das vértebras lombares (L2, L3 e L4) e do fêmur, realizada a densidade óssea radiográfica e mensuração da espessura da cortical óssea, além do teste biomecânico de torque de remoção dos implantes. A análise densitométrica (vértebras lombares e fêmur) e os valores da concentração plasmática e urinária de Mg confirmaram o comprometimento sistêmico dos animais, mostrando valores menores de densidade óssea para os grupos Mg1 e Mg2. A análise da densidade radiográfica demonstrou alterações no osso cortical e medular dos grupos Mg1 e Mg2. A análise da espessura da cortical óssea demonstrou alterações na espessura do osso cortical, apresentando valores menores nos grupos Mg1 e Mg2. / Abstract: Low dietary magnesium (Mg) may be a risk factor for osteoporosis. Mg intake has been associated with bone mass loss in humans. Mg deficiency in animal models has showed osteopenia, impaired bone growth and skeletal fragility. This study evaluated the influence of magnesium deficiency on diet in young and adult rats on the removal torque of osseointegrated titanium implants. Ninety male Holtzman rats (n=45; 180 gr - young rats / n=45; 360 gr - adult rats) were divided in two groups and received a titanium implant in the tibia metaphysis. After the healing period of 60 days, the animals were randomly divided in three sub-groups: control group (CTRL, n=15 animals), 75% magnesium deficiency group (Mg1, n=15 animals) and 90% magnesium deficiency group (Mg2, n=15 animals). The dietary magnesium deficiency was induced in two groups (Mg1 and Mg2) for 90 days. After 150 days postimplant placement, all animals were sacrificed and collected samples of blood and urine. Densitometry of femur and lumbar vertebrae was performed by dual-energy x-ray absorptiometry (DXA), bone density was measured by digital radiographs at 6 points on sides of the implant and was performed the measurement of the thickness of the cortical bone. All implants were subjected to removal torque. Densitometric analysis (femur and lumbar vertebrae) and serum and urinary magnesium concentration confirmed a systemic impairment of the animals, showing lower bone mineral density for Mg1 and Mg2 in young and adult rats. The analysis of radiographic bone density revealed a negative impact of the Mg deficiency in the cancellous and cortical bone. Analysis of the thickness of cortical bone showed alterations on cortical bone in Mg1 and Mg2 groups. Analysis of the removal torque of the implants in young rats showed a decrease of the removal torque for the Mg1 and Mg2 groups (P <0.05) with a statistical difference in relation to the CTRL group. / Orientador: Elaine Maria Sgavioli Massucato / Coorientador: Silvana Regina Perez Orrico / Banca: Rodolfo Jorge Boeck Neto / Banca: Alvaro José Bosco / Mestre

A resistência dos tecidos à ação da insulina é uma das principais complicações do excesso de peso. O aumento da gordura corporal, decorrente do consumo excessivo de nutrientes, é acompanhado por um quadro de inflamação crônica de baixa intensidade que está relacionado com a fisiopatologia da resistência à insulina. O magnésio (Mg) é um mineral envolvido com diversos processos fisiológicos e bioquímicos, especialmente aqueles relacionados ao metabolismo energético e ao controle glicêmico. Apesar de a deficiência deste mineral estar relacionada com condições pré-diabéticas, não está claro se a inadequação dietética promove alterações na sensibilidade à insulina e/ou se condições de resistência à insulina causam distúrbios na homeostase de Mg. O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da restrição dietética de Mg e sua associação com o excesso de lipídios sobre a homeostase do mineral e a sensibilidade à insulina. Ratos Wistar, machos, com peso entre 97-123 g, permaneceram em gaiolas individuais por 24 semanas. Os animais receberam rações normolipídicas (CON, 7% de lipídios) ou hiperlipídicas (HL, 32% de lipídios), adequadas (CON e HL Mg; 500 mg de Mg/kg de ração; n = 6 para cada grupo) ou com restrição de Mg (Mg[50] e HL Mg[50]; 50 mg de Mg/kg de ração; n = 6 para cada grupo). O consumo da dieta HL promoveu maior acúmulo de tecido adiposo e maior ganho de peso corporal (p < 0,05). Os animais que consumiram rações com restrição de Mg apresentaram hipomagnesemia (p<0,01), menor excreção urinária (p < 0,01) e fecal (p < 0,001) de Mg e menor concentração óssea desse mineral (p < 0,001). No entanto, não foram observadas alterações no Mg muscular (p > 0,05). O grupo HL Mg[50] apresentou maior concentração de Mg no eritrócito quando comparado aos outros grupos. A restrição dietética de Mg, isoladamente, não promoveu alterações na sensibilidade à insulina (avaliada pelo teste de tolerância à insulina). Quando associada à dieta hiperlipídica, resultou em aumento da glicemia de jejum e em redução da sensibilidade à insulina, após 16 semanas (p < 0,01). Em nível molecular, a fosforilação da proteína quinase B (Akt) no músculo e no fígado foi significantemente menor no grupo HL Mg[50] (p < 0,05). A restrição dietética de Mg induziu ao aumento do conteúdo proteico dos canais TRPM6 e TRPM7 no rim, independentemente da sensibilidade à insulina. Os resultados deste estudo apontam que a deficiência de Mg tende a agravar as repercussões metabólicas do consumo de dietas hiperlipídicas na sensibilidade à insulina e que a resistência à insulina altera a compartimentalização do Mg. / Insulin resistance is one of the main complications of overweight. Increase body fat, due to excessive consumption of nutrients is accompanied by a chronic low-grade inflammation related to insulin resistance pathophysiology. Magnesium (Mg) is a mineral involved in many physiological and biochemical processes, especially those related to energy metabolism and glycemic control. Although Mg deficiency is related to pre-diabetic conditions, it is unclear whether dietary inadequacy promotes changes in insulin sensitivity and/or if conditions of insulin resistance cause disturbances in Mg homeostasis. This work aimed to investigate the effects of dietary Mg restriction and its association with high-fat diet on mineral homeostasis and insulin sensitivity. Male Wistar rat (97-123 g) remained in individual cages for 24 weeks. Animals received normolipid diet (CON, 7% lipid) or high-fat diet (HF, 32% lipid), adequate (CON and HF, 500 mg Mg / kg diet, n = 6 for each group) or Mg restricted (Mg[50] and HF Mg[50], 50 mg of Mg / kg of diet, n = 6 for each group). High-fat diet promoted a greater adipose tissue excess and body weight gain (p<0.05). Animals with Mg restricted diet had hypomagnesemia (p<0.01), lower Mg urinary (p<0.01) and faecal loss (p<0.001) and lower bone Mg concentration (p<0.001). However, no changes were observed in muscle Mg (p>0.05). HF Mg[50] group presented higher concentration of erythrocyte Mg when compared to the other groups. Singly, dietary Mg restriction did not induce changes in insulin sensitivity (as assessed by the insulin tolerance test). When associated with high-fat diet, dietary Mg restriction resulted in higher fasting glycemia and lower insulin sensitivity after 16 weeks (p<0.01). At the molecular level, protein kinase B (Akt) phosphorylation in muscle and liver was significantly lower in HFMg [50] group (p<0.05). Dietary Mg restriction induced increased protein content of renal TRPM6 and TRPM7 channels, regardless of insulin sensitivity. The results of this study indicate that Mg deficiency worsens metabolic effects of high-fat diet on insulin sensitivity. In addition, insulin resistance changes Mg compartmentalization.

A deficiência dietética de magnésio (Mg), muitas vezes observada na população, em obesos, é condição que pode contribuir para a inflamação que, por sua vez, influencia o metabolismo do ferro. Com essa perspectiva, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da deficiência de magnésio no processo inflamatório do tecido adiposo de ratos alimentados com rações hiperlipídicas e a repercussão desses efeitos na homeostase de ferro (Fe). Dois ensaios, com duração de 8 semanas, foram conduzidos, com ratos Wistar, machos, com peso inicial entre 180 e 200 g. No primeiro ensaio (Ensaio 1), os animais consumiram ad libitum rações normolipídicas com diferentes concentrações de Mg (500, 300 e 150 mg de Mg/kg; 100, 60 e 30% das recomendações para roedores, respectivamente). No segundo ensaio (Ensaio 2), os animais foram distribuídos em 3 grupos, que receberam, ad libitum, rações controle (normolipídica, 7% de lipídios; 16% do valor calórico total - VCT) e hiperlipídicas (32% de lipídios, uma mistura de óleo de soja e banha suína; 60% do VCT), sendo estas últimas adequadas ou restritas em Mg (500 e 150 mg de Mg/kg). A restrição dietética de Mg resultou em alterações tanto na composição corporal (diminuição da gordura e aumento da massa magra) como na distribuição compartimental de Mg (diminuição da excreção urinaria), sem alterar o status em Fe, estes efeitos foram mais exacerbados nos animais do grupo Mg-150 (Ensaio 1). Quando associada à dieta hiperlipídica (Ensaio 2), a restrição dietética de Mg levou a redução em sua excreção urinaria e fecal. Aumento do percentual de gordura corporal, hipertrofia do adipócito e alteração histopatológica indicativa de processo inflamatório no tecido adiposo visceral, além de menores concentrações de Fe no baço e menor saturação da transferrina, foram observados nos animais alimentados com as rações hiperlipídicas, independentemente da concentração dietética de Mg. Entretanto, nos animais que receberam ração hiperlipídica e restrita em Mg foi observado aumento da fragilidade osmótica do eritrócito, sugerindo maior atividade eritropoetica, apesar de a contagem de eritrócitos e reticul6citos não se alterar. É possível que a associação entre sobrecarga lipídica e restrição dietética de Mg resulte em aumento da demanda de Fe para eritropoese, antes de ocorrerem modificações nos parâmetros hematológicos. / The dietary deficiency of magnesium (Mg) often observed in obese is a condition that can contribute to the inflammatory process which, in turn, is a factor which influences the metabolism of iron. Thus, this study aimed lo assess the effect of magnesium deficiency on the inflammatory process of adipose tissue of rats fed high-fat diets and the impact of such effects on the homeostasis of iron (Fe). Two experiments with duration 8 weeks, were conducted with male Wistar rats, initial weight between 180-200 g. In the first test (Test 1), the animals consumed ad libitum normolipidic diets with different concentrations of Mg (500, 300, and 150 mg Mg / kg; 100, 60 and 30% of recommendations for rodents, respectively). In the second test (Test 2), the animals were divided into 3 groups, which received ad libitum control diets (nrmolipidic, 7% fat, 16% of the total caloric value - VCT) and hyperlipidemic (32% lipids, one mixture of soybean oil and lard, 60% of TAC), the latter being suitable or limited for mg (500 mg and 1S0 mg / kg). The dietary restriction of Mg resulted in changes in body composition (decreased fat and increased lean mass) and compartmental distribution of Mg (decreased urine output), without changing the status of Fe, these effects were exacerbated in group mg-150 (test 1). When combined with high-fat diet (trial 2), dietary restriction of Mg led to reduction in urinary and fecal excretion. Increase the percentage of body fat, adipocyte hypertrophy and histopathological changes indicative of inflammation in visceral adipose tissue, and lower concentrations of Fe in the spleen and lower transferrin saturation were observed in animals fed hyperlipidemic diets, independent of dietary concentration Mg. However, the animals fed high fat and restricted diet in Mg had increased osmotic fragility of erythrocytes, suggesting greater erythropoietic activity, despite the number of erythrocytes and reliculocy1es have not changed. It is possible that the association between lipid overload and dietary restriction of Mg result in increased demand for Fe for erythropoiesis occurred before changes in hematological parameters.

Caractérisation de CCX2, un élément de la super-famille des antiports cationiques CaCA et de son rôle dans l’homéostasie minérale.<p><p>L'homéostasie des métaux est importante pour les fonctions cellulaires. Elle dépend de la régulation stricte des transports cellulaires d'ions métalliques et des espèces métalliques complexées. Nous rapportons ici l'analyse fonctionnelle chez Arabidopsis thaliana d'un élément de la superfamille CaCA, CCX2 (Calcium Cation eXchanger 2) qui n’est pas encore caractérisé dans les plantes. Nous avons pu observer en utilisant une fusion aves la protéine fluorescente GFP (Green Fluorescent Protein) que la protéine AtCCX2 était localisée dans le réticulum endoplasmique. L’expression de CCX2 est régulée par des traitements en métaux divers et par la carence en magnésium en particulier. De plus, l'expression du gène est régulée par la photopériode mais n’est probablement pas sous le contrôle de l'horloge circadienne. La caractérisation d'un mutant knock-out d’Arabidopsis a révélé que l’absence de l’activité CCX2 entrainait une meilleure croissance pendant la carence Mg (dans les conditions testées) mais pas de phénotype particulier sur les milieux aves excès de Zn ou de Cd ou induisant un stress osmotique. A ce stade, nous de pouvons apporter une explication au phénomène de tolérance pendant la carence Mg. Par ailleurs, le mutant ccx2 montre une réponse altérée à des hormones telles l’auxine et l’éthylène. Parce ce que le phénotype ccx2 mutant est relativement discret, des doubles mutants avec les gènes homologues les plus proches (CCX1 et CCX3) ont été créés. Alors que les mutants ccx1 et ccx3 sont plus résistants à la carence en Mg et ccx1 plus résistant à la déficience Zn, aucun effet additif de ces mutations avec la perte de fonction de CCX2 n’a été observé. Les profils en minéraux du mutant ccx2 ne permettent pas de confirmer des différences significatives dans les concentrations d’éléments minéraux mesurés. Des tendances pour le Ca2+ en particulier sont observées et devraient être confirmés par d’autres expériences. La surexpression hétérologue dans la levure ou dans une suspension de cellules BY2 de tabac, la surexpression dans la plante et la production de protéine pour des études d’activité de transport dans des vésicules n’ont pu être possibles pour la caractérisation de CCX2. L’expression de CCX2 semble toxique pour les bactéries, la levure et les cellules de plantes; en effet les organismes hôtes sont morts lors de l'induction de l'expression (testé au niveau de la levure). Cet effet pourrait être lié à la perturbation de l’homéostasie du Ca2+ qui joue un rôle très important comme messager secondaire lors de la perception d’un stimulus et en particulier lors de l’apoptose. L’Analyse AhCAX8/CCX2 AhCCX2 est constitutivement plus exprimé dans les racines de l’hyperaccumulatrice de Zn et Cd, Arabidopsis halleri (accession d’Auby) par rapport à sa parente proche non tolérante non accumulatrice A. lyrata ssp petraea. L'expression plus élevée pourrait être liée à l'adaptation aux hautes concentrations de zinc et de cadmium dans le sol. Nous avons pu observer qu’avec une protéine GFP, AhCCX2 est également localisée au niveau du réticulum endoplasmique comme son homologue AtCCX2. Puisque une haute expression de CCX2 est toxique pour les organismes, nous avons exprimé la protéine sous le contrôle de son propre promoteur dans A. thaliana. Cette expression faible et spécifique a pu être atteinte sans signe de toxicité. La caractérisation de A. thaliana exprimant AhCCX2 dans le type sauvage ou le mutant ccx2 a montré une meilleure croissance lors d’une déficience Mg et, dans les plantes ccx2 qui expriment AhCCX2, une moins bonne croissance lors d’une carence en Zn. Les analyses minérales des plantes exprimant AhCCX2 n’ont pas montré de différence au niveau des concentrations en minéraux. Cependant, certaines tendances ont été observées pour les concentrations en Ca, Fe et Zn qui doivent être confirmées. Nos données suggèrent pour AhCCX2 un rôle dans l'homéostasie du Zn. Un niveau d'expression élevé d’AhCCX2 a un impact négatif sur la croissance lors d’une carence en zinc et pourrait être une partie des adaptations à un approvisionnement en Zn élevé. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished