Avaliação do comportamento alimentar, do metabolismo e da preferência por exercício físico na vida adulta de animais expostos à restrição de crescimento intrauterino e ao exercício físico voluntário ao longo do desenvolvimento

Abstract

Introdução: O período intrauterino, a infância e a adolescência são caracterizados como fases críticas devido a alta plasticidade. Eventos que ocorrem nessas fases moldam o padrão de saúde do indivíduo ao longo da vida. Tentando mimetizar situações adversas que ocorrem em seres humanos como a restrição de crescimento intrauterino (RCIU), que é definida como condição em que o feto não alcança o tamanho esperado para certa idade gestacional, podem ser utilizados modelos animais. Animais que sofreram RCIU apresentam alterações na alimentação e no padrão de exercício físico voluntário. Assim, é possível que a prática regular de atividade física durante o desenvolvimento seja um importante fator modificador do comportamento nesses indivíduos. O objetivo deste trabalho foi avaliar se a exposição ao exercício físico voluntário durante o desenvolvimento, em um modelo animal de RCIU, afeta o comportamento alimentar, o peso, o metabolismo e a preferência por atividade física na vida adulta. Além disso, foram explorados possíveis mecanismos associados às alterações de comportamento com foco no sistema dopaminérgico mesocorticolímbico e nigroestriatal em ratos. Métodos: Ratas Sprague Dawley prenhes foram randomizadas para o grupo controle (Ad libitum - AdLib), que recebeu dieta padrão ad libitum ou grupo restrição 50% (GR50%), que recebeu 50% do consumo habitual de genitoras alimentadas ad libitum. As dietas foram oferecidas a partir do dia 10 até o dia 21 de gestação. Em até 24h após o nascimento, foi realizada a adoção cruzada formando os grupos: AdLib/AdLib (grupo controle), GR50%/AdLib (grupo RCIU). O desmame ocorreu no dia 21 de vida dos filhotes, sendo que estes foram randomizados por peso, ficando três machos por caixa, e expostos ao exercício ou não conforme os seguintes grupos: a) Roda trancada (RT); b) Roda livre (RL); c) Sem roda (SR). Foram avaliados: a quantidade de exercício físico voluntário medido por 24h nos dias 35, 49 e 63 de vida e, na vida adulta, o consumo de ração palatável, a preferência condicionada por lugar induzida pela roda de corrida, os exames bioquímicos, assim como os níveis de receptores D2 no estriado e no núcleo accumbens (NAc). As comparações entre os grupos neonatais (controle e RCIU) foram realizadas separadas por exposição ao exercício (RT, RL ou SR). Resultados: Não foi encontrada diferença entre os grupos RCIU e controle com relação à quantidade de exercício físico realizado, independentemente do tipo de exposição ao exercício ao longo do desenvolvimento. No teste de condicionamento por lugar, os animais RCIU expostos à RT condicionaram menos ao local pela presença da roda de corrida quando comparados aos animais controles também expostos à RT, no entanto essa diferença não apareceu quando as animais foram expostos à RL. O consumo total de ração palatável e o número médio de porções, no ciclo escuro, foram maiores no grupo RCIU sem acesso à roda de corrida (SR). Também, somente nos SR, o grupo RCIU pesou mais e apresentou maior percentual de gordura que o grupo controle. Porém, na presença da RL, o grupo controle pesou mais que o grupo RCIU. Os níveis de insulina foram maiores no grupo RCIU comparados ao grupo controle somente com a RL e, nas análises do índice homeostatic model assessment (HOMA-IR), o grupo RCIU apresentou resultados maiores, indicando maior resistência à insulina, do que o grupo controle, somente nos animais SR. Ao avaliar os níveis de receptores dopaminérgicos D2 no estriado e no NAc não foram observadas diferenças entre os grupos neonatais. Conclusão: Foi possível identificar que as diferentes exposições ao exercício alteraram o consumo de alimento palatável, o condicionamento de lugar na presença de uma recompensa, o peso corporal, os níveis de insulina e o HOMA-IR na vida adulta, principalmente no grupo dos animais expostos à RCIU, que apresentam maior risco para piores desfechos comportamentais, metabólicos e consequentemente maior chance de desenvolver doenças crônicas. Diferentemente do esperado, não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos neonatais expostos à RL ou RT ao longo do desenvolvimento nos níveis proteicos de receptores D2 no núcleo accumbens e estriado. Assim, a presença da roda de corrida livre ou trancada durante o desenvolvimento apresentou benefícios para os animais quando comparada à situação de não acesso à roda de corrida. Pesquisas com novos delineamentos que envolvam o exercício de força e o controle das variáveis de treinamento físico deverão ser realizadas para complementar os resultados deste trabalho.

Introduction: The intrauterine period, childhood and adolescence are characterized as critical phases due to high plasticity. Events that occur at these stages shape the individual's health pattern throughout life. Trying to mimic adverse events that occur in humans such as intrauterine growth restriction (IUGR), which is defined as a condition in which the fetus does not reach the expected size for a certain gestational age, animal models may be used. Animals that have undergone IUGR show changes in food consumption and voluntary exercise pattern. Thus, it is possible that regular practice of physical activity during development may be an important modifying factor of behavior in these individuals. The objective of this study was to evaluate whether exposure to voluntary physical exercise during development in an animal model of IUGR affects feeding behavior, weight, metabolism and preference for physical activity in adult life. In addition, possible mechanisms associated with behavioral changes with focus on the mesocorticolimbic and nigrostriatal dopaminergic system in rats were explored. Methods: Time-mated pregnant Sprague Dawley rats were randomized to the control group (Ad libitum - AdLib), which received ad libitum standard chow; or 50% restriction group (GR50%), receiving 50% of the ad libitum-fed dam’s habitual intake. These diets were provided from day 10 until day 21 of gestation. Within 24 hours after birth, pups were cross-fostered, forming two groups: AdLib / AdLib (control group), GR50% / AdLib (IUGR group). Weaning occurred on the 21st day of pups’ life. Pups were randomized by weight and three males were allocated per cage, and exposed to exercise or not according to the following groups: a) Locked running wheel (RT); b) unlocked running wheel (RL); c) Without running wheel (SR). The following variables were evaluated: the amount of voluntary physical exercise measured for 24h on days 35, 49 and 63 of life and, in adult life, the consumption of palatable food, conditioned place preference (CPP) induced by running wheel, biochemical tests, as well as the levels of D2 receptors in the striatum and nucleus accumbens (NAc). The comparisons between the neonatal groups (control and IUGR) were performed separately by exercise exposure (RT, RL or SR). Results: There was no difference between the IUGR and control groups regarding the amount of physical exercise performed, regardless of the type of exercise exposure during the development. In the CPP test, the IUGR animals exposed to RT conditioned less to the light side by the presence of the running wheel when compared to the control animals also exposed to RT, however this difference did not appear when the animals were exposed to the RL. The total consumption of palatable chow and the average number of bouts in the dark cycle were higher in the IUGR group without access to the running wheel (SR). Also, only in SR, the IUGR group weighed more and had a higher percentage of abdominal fat than the control group. However, in the presence of RL, the control group weighed more than the IUGR group. Insulin levels were higher in the IUGR group compared to the control group only with the RL and, in the homeostatic model assessment (HOMA-IR) analyzes, the IUGR group presented higher results indicating greater insulin resistance than the control group, only in SR condition. When assessing levels of dopaminergic D2 receptors in the striatum and NAc, no differences were observed between the neonatal groups. Conclusion: It was possible to identify that the different exposures to exercise altered the consumption of palatable food, the conditioning place preference in the presence of a reward, body weight, insulin levels and HOMA-IR in adult life, mainly in the group of animals exposed to IUGR, who are at greater risk for worse behavioral, metabolic outcomes and, consequently, a greater chance of developing chronic diseases. Differently from expected, no significant differences were found between neonatal groups exposed to RL or RT throughout development in D2 receptors protein levels in the NAc and striatum. Thus, the presence of the running wheel unlocked or locked during the development presented benefits for the animals when compared to the situation of non access to the running wheel. Research with new designs that involve strength exercises and control the physical training variables should be performed to complement the results of this research.