Efeitos metabólicos distintos decorrentes da modificação dietética e do jejum intermitente no tratamento da obesidade
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Differential metabolic effects after dietary modification and intermittent fasting in obesity's treatment
Primeiro orientador
Membros da banca
Paula Bargi de Souza
Lício Augusto Velloso
Lício Augusto Velloso
Resumo
Introdução: A obesidade é caracterizada pelo acúmulo substancial de gordura, e é conhecida por determinar diversos distúrbios metabólicos sistêmicos. Além disso, induz alterações a nível celular, modificando a estrutura de organelas centrais do metabolismo, como as mitocôndrias e o retículo endoplasmático rugoso (ER). Neste sentido, embora o tratamento primário da obesidade objetive a perda de peso e melhora de marcadores sistêmicos do metabolismo, ainda não está claro se a perda de adiposidade reverte as alterações na estrutura subcelular em diferentes tecidos metabólicos, com destaque para a arquitetura mitocondrial e do ER, ou ainda se existem diferenças entre os tratamentos dietéticos, os quais podem repercutir diretamente na resposta metabólica. Assim, o presente trabalho visa comparar o efeito de diferentes tratamentos dietéticos na reversão do fenótipo sistêmico da obesidade bem como da disfunção da ultraestrutura mitocondrial e do ER. Métodos: Camundongos machos C57BL6/J de 8 semanas de idade foram alimentados com dieta padrão ou rica em gordura (HF) para indução da obesidade (Ob). Após aproximadamente 12 semanas, os animais Ob foram alocados em dois grupos para tratamento dietético: (i) troca para dieta padrão (shift, Ob-S) e (ii) manutenção da dieta HF mas com a realização do jejum intermitente (Ob-IF), por 5 semanas. Foram avaliados parâmetros metabólicos, bem como a ultraestrutura mitocondrial e do RE, assim como a interação mitocôndria- ER, no fígado e tecido adiposo subcutâneo (IAT) por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Resultados: Apesar de ambos os tratamentos determinarem perda de peso e adiposidade, os efeitos se mostraram mais pronunciados nos animais Ob-S quando comparados aos animais Ob-IF, atrelado a mudanças mais significativas no metabolismo da glicose e de lipídios. De fato, o shift da dieta determinou melhora de parâmetros relacionados à sensibilidade à insulina e esteatose hepática. As análises tecido-específicas na ultraestrutura das mitocôndrias apontaram aumento no número de mitocôndrias hepáticas dos animais Ob-S comparados aos animais Ob,
indicando possível ocorrência de biogênese mitocondrial, além de alteração na morfologia do ER e restauração qualitativa da falha na interação mitocôndria-ER induzida pela obesidade. No IAT, por sua vez, ambos os tratamentos foram eficazes em recuperar a densidade, com diminuição do número de mitocôndrias nos adipócitos, sugestivo de indução de fusão mitocondrial. Em particular, o IF também induziu aumento da área e diminuição da circularidade mitocondrial, o que corrobora com a ideia de maior fusão mitocondrial após o tratamento. Conclusão: O tratamento dietético da obesidade com o retorno para uma dieta saudável é mais efetivo que o jejum intercalado com dieta não saudável, apesar de em ambos os tratamentos haver redução semelhante no consumo calórico. Além disso, a modulação na plasticidade mitocondrial parece ser específica de acordo com o tecido avaliado, os quais podem refletir nos melhores desfechos metabólicos apresentados por cada um dos tratamentos dietéticos.
Abstract
Introduction: Obesity is characterized by substantial fat accumulation and is known to be associated with several systemic metabolic disorders. Furthermore, obesity has been reported to induce changes at the cellular level, modifying the structure of central metabolic organelles, such as mitochondria and rough endoplasmic reticulum (ER). In this regard, although the primary treatment of obesity aims at weight loss, it is still unclear whether the loss of adiposity is capable of reversing changes in the subcellular structure in different metabolic tissues, especially mitochondrial and ER architecture, or whether there are differences between different dietary treatments, which may affect whole-body metabolic response. Thus, the present study aims to compare the effect of different dietary treatments in reversing the obesity’s systemic phenotype as well as mitochondrial ultrastructure and ER dysfunction. Methods: Eight-week- old male C57BL6/J mice were fed a standard or high-fat (HF) diet to induce obesity (Ob). After approximately 12 weeks, Ob animals were allocated into two groups for dietary treatment: (i) diet shift to a standard diet (Ob-S) or (ii) maintenance of a HF diet alternated in an intermittent fasting (Ob-IF) for 5 weeks. Metabolic parameters, mitochondrial and ER ultrastructure as well as mitochondria-ER interaction in the liver and subcutaneous adipose tissue (IAT) were evaluated by transmission electron microscopy (TEM). Results: Although both treatments induced weight loss and adiposity, these effects were more pronounced in Ob-S animals compared to Ob- IF animals, associated with more significant changes in glucose and lipid metabolism. Indeed, diet shift enhanced hepatic steatosis and insulin sensitivity-related parameters. Tissue- specific analyses of mitochondrial ultrastructure showed an increase in the number of hepatic mitochondria in Ob-S animals compared to Ob animals, indicating a possible occurrence of mitochondrial biogenesis, in
addition to changes in ER morphology and qualitative restoration of the failure in mitochondria-ER interaction induced by obesity. In IAT, in turn, both treatments were effective in restoring density and decreasing the number of mitochondria in adipocytes, a process suggestive of induction of mitochondrial fusion. In particular, IF also induced an increase in mitochondrial area and a decrease in mitochondrial circularity, which further supports the idea of mitochondrial fusion after treatment. Conclusion: Obesity dietary treatment from an unhealthy to a healthy diet is more effective than intermittent fasting, although both treatments induce similar reduced food intake. Furthermore, modulation in mitochondrial plasticity seems to be specific depending on the tissue evaluated, which might
reflect in better metabolic outcomes presented by each of the dietary treatments.
Assunto
Farmacologia, Obesidade, Mitocôndrias, Retículo Endoplasmático, Insulina, Dietoterapia
Palavras-chave
Obesidade, Restrição calórica, Jejum, Microscopia eletrônica de transmissão