Efeito da dieta hipoproteica materna durante a prenhez sobre parâmetros mitocondriais em encéfalo da prole

Abstract

A desnutrição crônica é capaz de induzir prejuízos muitas vezes irreversíveis no desenvolvimento, sendo responsável por altos índices de mortalidade. A desnutrição proteica fetal resulta em déficit de crescimento intrauterino, podendo ocorrer modificações epigenéticas e na programação da função mitocondrial em vários órgãos da prole. Por ocorrer enquanto “in utero”, estabelece uma resposta permanente no feto, conduzindo a um aumento da susceptibilidade a doenças crônicas não transmissíveis na vida adulta, tais como diabetes, insuficiência cardíaca e neurodegeneração. Nosso objetivo nesse estudo foi determinar o efeito da dieta hipoproteica em filhotes de rato submetidos à intervenção nutricional nos períodos fetal e lactacional, sobre parâmetros mitocondriais no encéfalo. Ratas Wistar prenhas foram divididas em grupo controle (C), com livre acesso à ração normal com 23% de proteína; e o grupo restrição proteica (RPM), com livre acesso à dieta com 8% de proteína, ambas isocalóricas. Foram mantidas nessas dietas durante toda a gestação (21 dias) e lactação (21 dias). Após o nascimento, no dia pós-natal 0 (PN0), um grupo de filhotes foi eutanasiado, enquanto outro grupo de animais seguiu sob restrição dietética materna até o desmame (PN21). As amostras de cerebelo e córtex cerebral total foram utilizadas nas seguintes análises bioquímicas: atividade enzimática da succinato-desidrogenase (SDH), dos complexos II (succinato-2,6-dicloroindofenol (DCIP)-oxidorredutase) e IV da cadeia respiratória, níveis de superóxido mitocondrial e medida de massa mitocondrial e potencial de membrana, por meio de citometria de fluxo. O projeto foi aprovado pela CEUA/UFRGS sob o Nº 25855. A desnutrição proteica ocasionou menor ganho de peso das ratas durante a gestação. Embora a dieta hipoproteica não tenha influenciado no número de filhotes por ninhada, os filhotes submetidos a uma desnutrição in utero, tiveram menor peso ao nascer. A dieta materna também resultou em alterações nas atividades das enzimas da cadeia respiratória no cérebro da prole. No cerebelo, obtivemos uma diminuição da atividade da SDH e do complexo IV, tanto em filhotes de 0 dias, como após lactação, assim como uma diminuição dos níveis de superóxido mitocondrial, avaliado por citometria de fluxo. Já no córtex total, tivemos alteração apenas em ratos de 21 dias, ocorrendo um aumento da atividade das enzimas da cadeia respiratória. Em conclusão, a desnutrição proteica nos períodos de gestação e lactação é capaz de induzir efeitos deletérios em estruturas cerebrais, podendo ser permanentes. Dessa forma, o desenvolvimento do encéfalo no período intrauterino é suscetível às modificações ambientais, tais como a dieta materna, induzindo uma programação metabólica que pode influenciar o risco de desenvolvimento de doenças na vida adulta.

Chronic malnutrition is a major health problem, inducing irreversible impairment to development, being responsible for high mortality rates. The fetal protein malnutrition results in a deficit of intrauterine growth, which establishes a permanent response in the fetus and might increase the incidence of chronic diseases. Considering that a metabolic programming occurs “in utero”, we believe that epigenetic modifications can occur, resulting in alterations in mitochondrial function in various organs of the offspring. Our main objective was to determine the effect of low protein diet in rat pups submitted to nutritional intervention in the fetal period and lactation, on brain mitochondrial parameters. Pregnant Wistar rats were divided into control group (C), with free access to standard diet with 23% protein; and the protein restriction group (RPM), with free access to diet with 8% protein, both isocaloric. Animals were maintained on these diets throughout pregnancy (21 days) and during the lactation period (21 days). After birth, on postnatal day 0 (PN0), a group of puppies was euthanized, while another group of animals followed in maternal dietary restriction up to weaning (PN21). Cerebellum and total cerebral cortex were used to the following biochemical analyzes: enzymatic activity of succinate dehydrogenase (SDH), respiratory chain complexes II (succinate-2,6-dichloroindophenol (DCIP)-oxidorredutase) and IV, mitochondrial superoxide levels, mitochondrial mass and membrane potential, measured by flow cytometry. The project was approved by a local ethics commission under the Nº 25855. Our results showed that protein malnutrition reduced the dam weight gain during pregnancy. Although low protein diet did not influence the number of pups per litter, the puppies undergo malnutrition in utero had lower weight at birth. Maternal restricted diet also resulted in changes in the activities of the respiratory chain enzymes in the brain of the offspring. In the cerebellum, we found a decrease in the SDH and complex IV activities both on PN0 and PN21 rats, as well as decreased levels of mitochondrial superoxide assessed by flow cytometry. Conversely, in the total cerebral cortex, we observed increased activity of those enzymes in PN21 rats. In conclusion, protein malnutrition in pregnancy and lactation periods is able to induce deleterious effects on brain structures, concerning mitochondrial parameters. The brain development in intrauterine period is susceptible to environmental changes such as maternal diet, and this metabolic programming may influence the risk of disease development in adulthood.