Efeito de diferentes dietas sobre a modulação do comportamento alimentar em vias homeostáticas e hedônicas em ratas fêmeas

Abstract

Introdução: A exposição crônica a diferentes tipos de dieta altera o metabolismo hipotalâmico e mesolímbico, podendo causar alterações no comportamento alimentar do indivíduo. O BDNF, fator de crescimento neuronal, pode atuar na modulação do comportamento alimentar tanto em vias hedônicas quanto homeostáticas. O objetivo do estudo foi investigar como o BDNF atua na modulação do comportamento alimentar em vias homeostáticas e hedônicas em ratas fêmeas com diferentes perfis metabólicos. Materiais e métodos: Ratas Wistar fêmeas adultas randomizadas por peso foram divididas em: dieta controle (C) contendo 22% de proteína e 4% de lipídios; dieta hipoproteica (LP) 8% de proteína ou dieta hiperlipídica (HF) 45% de lipídios, ad libitum, por 5 semanas, sendo o consumo medido a cada 72 horas e o peso semanalmente. O trabalho foi dividido em duas partes. Na primeira parte, após as 5 semanas de dieta os animais ficaram em jejum por 4 horas e foram expostos ao alimento doce (Froot Loops®), previamente pesado, por 1 hora, a fim de verificar o consumo de alimento palatável em ratas com diferentes perfis metabólicos. Imediatamente após coletou-se sangue e cérebro, assim como, o peso da gordura abdominal foi mensurado. Na segunda parte do estudo, após as 5 semanas de dieta, os animais ficaram durante 7 dias no BioDAQ®, um sistema computadorizado de análise do comportamento alimentar, para avaliar o consumo da dieta habitual em ratas com diferentes perfis metabólicos. O consumo foi mensurado através de mordidas (diferença de 0,1 g na balança) e refeições (conjunto de porções por um tempo igual ou menor a 15 min, porções são mordidas ininterruptas). No dia 10 foi realizado o teste de preferência alimentar no qual o animal poderia escolher entre a dieta habitual (dieta que eles receberam por 5 semanas) ou a dieta hipersacarídica (HP) (contendo 34% lipídios, 30,2% carboidratos, 14% proteínas, 20% sacarose), com duração de 20 horas. Após 1 semana, foi coletado sangue, cérebro e mensurada a gordura abdominal. Foi realizado western blotting para tirosina hidroxilase (TH) e fosfo- tirosina hidroxilase (pTH) no núcleo accumbens, STAT3 e fosfo-STAT3 (pSTAT3) no hipotálamo. Adicionalmente, foi mensurado BDNF no soro, no núcleo do trato solitário (NTS), área tegmentar ventral (VTA) e glicemia no soro. Resultados: Nas 5 semanas de tratamento, em relação ao ganho de peso dos animais não houve diferenças significativas entre os grupos, não houve interação, apenas apresentaram efeito do tempo (p< 0,001). A gordura abdominal foi maior nas ratas HF (p= 0,002) e LP (p= 0,023) em relação aos controles. Os animais que receberam dieta HF comeram menos gramas de Froot Loops® do que os animais controle (p= 0,003). Durante a habituação ao BioDAQ® não houve diferença significativa no consumo de dieta entre os grupos. Na análise do comportamento alimentar no BioDAQ®, comparando os grupos controle versus hiperlídica (C x HF), animais HF tiveram o tamanho da refeição (g) (p=0,049), número de porções (p= p< 0,001), tamanho da refeição ciclo escuro (p= 0,002), número de porções ciclo escuro (p < 0,001) menor do que os controles e tamanho da porção ciclo escuro (p=0,006) maior do que os controles. Na análise do comportamento alimentar, comparando os grupos controle versus hipoproteica (C x LP) foram encontradas diferenças significativas nos seguintes parâmetros: média do tamanho da porção (g) (p= 0,004), média do tamanho da porção no ciclo claro (g) (p= 0,042), média do tamanho da refeição no ciclo escuro (g) (p= 0,035), média do tamanho da porção no ciclo escuro (g) (p= 0,006). Em todos os parâmetros os animais LP tiveram uma média maior do que os animais controle. No teste de preferência alimentar, os animais HF apresentaram uma média inferior aos animais controle nos seguintes parâmetros: consumo de dieta hipersacarídica (Kcal) (p= 0,034), número de refeições de dieta hipersacarídica (p= 0,016), número de porções de dieta hipersacarídica (p= 0,001). Os animais HF apresentaram médias superiores aos animais C em relação ao tamanho da porção de dieta hipersacarídica (g) (p= 0,023), PMI (intervalo entre refeições) total de dieta hipersacarídica (p= 0,022), saciedade total de dieta hipersacarídica (p= 0,008). Durante o teste de preferência alimentar comparando-se controle versus hipoproteica (C x LP), os animais (LP) apresentaram o consumo de dieta hipersacarídica (kcal) (p= 0,030) e o número de porções de dieta hipersacarídica (p= 0,003) menor que os animais controles. Os animais LP apresentaram saciedade total de dieta hipersacarídica (p= 0,046) maior do que os controles. Não houve diferenças significativas nos níveis de glicemia no soro entre os grupos. Os animais HF apresentaram as médias de pSTAT3 maior do que os controles (p= 0,013) e fosfo-tirosina hidroxilase menor do que os controles (p= 0,05). Os animais LP apresentaram STAT3 menor do que os animais controle (p= 0,035) e tiveram resultados de BDNF próximos da significância (p=0,053), tendo apresentado uma média inferior aos animais controle. Conclusões: A exposição aos diferentes tipos de dieta muda os padrões de alimentação bem como a estrutura corpórea. Tanto animais expostos a dieta HF quanto a LP apresentam alterações compatíveis com um estado de pré-resistência à leptina. O BDNF parece modular as vias homeostáticas e hedônicas do comportamento alimentar, no entanto mais estudos são necessários para entendermos melhor esses mecanismos.

Introduction: The chronic exposure to different types of diet modifies the hypothalamic and mesolimbic metabolism, what can lead to changes in the individual feeding behavior. BDNF, a neuronal growing factor, can act modulating feeding behavior in hedonic as well as in homeostatic pathways. The aim of this study was to investigate how BDNF acts modulating feeding behavior regarding hedonic and homeostatic pathways in female rats with different metabolic profiles. Materials and methods: Female adult Wistar rats randomized by weight were divided in: control diet (C) with 22% of protein and 4% of lipids; low-protein diet (LP) with 8% of protein or high fat diet (HF) with 45% of lipids, ad libitum, for 5 weeks, with the diet consumption verified every 72 hours and the weight verified weekly. The study was divided in two parts. In the first part, after 5 weeks receiving diet, animals were submitted to 4 hours of fasting and then were exposed to sweet food (Froot Loops®), previously weighted, for 1 hour to verify the palatable food consumption in rats with different metabolic profiles. Immediately after, blood and brain were collected and the abdominal fat weight was verified. In the second part of the study, after 5 weeks receiving diet, the animals were submitted to the BioDAQÒ, a computer system of feeding behavior analyses, to evaluate the habitual diet consumption in rats with different metabolic profiles for 7 days. The consumption was measured through bites (0.1g of difference in the scale) and meals (a group of portions for a period of time less or equal than 15min, portions are uninterrupted bites). On day 10 the food preference test was done and the animals could choose between the habitual diet (the one they have received for 5 weeks) and the high sucrose palatable diet (HP) (with 34% of lipids, 30.2% of carbohydrates, 14% of protein, 20% of sucrose) for a period of 20 hours. After one week, blood and brain were collected and abdominal fat was measured. Western blotting was used to verify the content of tyrosine hydroxylase (TH) and phospho-tyrosine hydroxylase (pTH) in the nucleus accumbens, STAT3 and phospho-STAT3 (pSTAT3) in the hypothalamus. Additionally, BDNF was measured in the serum, in the solitary tract nucleus (NTS) and in the ventral tegmental area (VTA) and glycemia was also verified. Results: Considering the 5 weeks of treatment regarding animals weight gain there was no significant difference between groups and no interaction, only an effect of time (p<0.001). Abdominal fat was higher in HF (p=0.002) and LP (p=0.023) rats comparing to controls. Animals that received HF diet ate less grams of Froot Loopsâ than controls (p=0.003). During the habituation to the BioDAQÒ no significant difference was seen in the consumption of the diet between the groups. When analyzing feeding behavior in the BioDAQÒ, comparing control against high fat groups (C x HF), HF animals had a decrease in the size of the meal (g) (p=0.049), number of portion (p<0.001), meal size in the dark phase (p=0.002), number of portions in the dark phase (p<0.001) compared to controls while the size of the portion in the dark phase (p=0.006) was bigger than controls. Analyzing feeding behavior comparing control against low-protein groups (C x LP) a significant difference was observed in the following parameters: average of the size of the portion (g) (p=0.004), average of the size of the portion in the light phase (g) (p=0.042), average of the size of the meal in the dark phase (g) (p=0.035), average of the size of the portion in the dark phase (g) (p=0.006). LP animals showed a higher average than controls in all parameters. In the food preference test, HF animals showed a lower average than controls in the following parameters: consumption of high sucrose palatable diet (Kcal) (p=0.034), number of meals of high sucrose palatable diet (p=0.016), number of portions of high sucrose palatable diet (p=0.001). HF animals showed higher averages than controls regarding the size of the portion of the high sucrose palatable diet (g) (p=0.023), total PMI (post interval meal) of high sucrose palatable diet (p=0.022) and total satiety of high sucrose palatable diet (p=0.008). In the food preference test comparing controls against low-protein groups (C x LP), LP animals showed a lower consumption of high sucrose palatable diet (Kcal) (p=0.030) and a lower number of portions of high sucrose palatable diet (p=0.003) than control animals. LP animals showed total satiety of high sucrose palatable diet (p=0.046) bigger than controls. There was no significant difference in the glycemia levels between groups. HF animals had pSTAT3 averages higher than controls (p=0.013) and phospho-tyrosine hydroxylase lower than controls (p=0.05). LP animals showed STAT3 lower than control animals (p=0.035) and had BDNF results close to the significance (p=0.053), showing a lower average than control animals. Conclusion: The exposure to different types of diets changes the feeding patterns as well as the body structure. Animals exposed to HF diet as well as those exposed to LP diet showed changes related to a leptin pre-resistant state. BDNF seems to modulate homeostatic and hedonic feeding behavior pathways, however more studies are necessary to a better understanding of the mechanisms.