Efeito da restrição calórica durante o período gestacional sobre parâmetros bioquímicos mitocondriais e comportamentais na prole de ratos

Abstract

Alterações no ambiente intrauterino podem levar a consequências que perduram por toda a vida, algumas estão ligadas ao estresse oxidativo e à função mitocondrial, e podem afetar o desenvolvimento físico e motor dos filhotes, além do comportamento alimentar. Nesse contexto, o sobrepeso na gestação é uma preocupação crescente, que pode aumentar o risco de desenvolvimento de doenças crônicas não transmissíveis na vida adulta. Nesse sentido, a restrição calórica (RC) pode exercer um efeito protetor, se bem controlada, já que a desnutrição na gestação também causa efeitos indesejados. Para avaliar o efeito da RC gestacional, dividimos as ratas grávidas entre os grupos controle e RC. O segundo recebeu 20% menos ração, e o consumo de micronutrientes foi equalizado via gavagem. Cerebelo, córtex pré-frontal, hipocampo e hipotálamo dos filhotes foram avaliados nos dias pósnatais (DPN) 0, 7, 21 e 60. A prole também foi submetida a testes comportamentais aos 21 e 60 dias. Observamos um aumento no conteúdo de oxidantes ao nascimento nas regiões encefálicas avaliadas, exceto no cerebelo. Esse efeito foi praticamente abolido nas idades posteriores. As atividades das enzimas antioxidantes estavam, em sua maioria, diminuídas no DPN0, com algumas enzimas ativadas. No DPN7, as enzimas cujas atividades estavam diminuídas passaram a estar inalteradas, e muitas das que não se alteraram ao nascimento estavam ativadas. No DPN60, muitas enzimas foram ativadas, especialmente no córtex pré-frontal e hipocampo. O conteúdo de glutationa reduzida (GSH) diminuiu em três estruturas avaliadas ao nascimento e aumentou no cerebelo e hipotálamo durante o desenvolvimento e no córtex pré-frontal na idade adulta. Os níveis de vitamina C diminuíram nas primeiras idades e aumentaram nas idades posteriores. A lipoperoxidação aumentou no nascimento na maioria das estruturas, e o efeito foi abolido nas idades subsequentes. No córtex pré-frontal, a peroxidação lipídica diminuiu em DPN7, 21 e 60. A oxidação proteica aumentou em DPN0 e diminuiu em DPN60 nessa estrutura. A oxidação proteica também diminuiu no cerebelo na idade adulta. A função mitocondrial, assim como o conteúdo de superóxido, estava diminuída na maioria das estruturas no DPN0, e adaptou-se nas idades posteriores. Na idade adulta a função mitocondrial estava aumentada e o conteúdo de superóxido inalterado ou diminuído. Os complexos do sistema de transporte de elétrons (STEM) apresentaram atividade diminuída em DPN0 e aumentada na idade adulta no cerebelo. A RC não atrasou o desenvolvimento físico e motor dos filhotes e influenciou positivamente no comportamento alimentar dos mesmos na idade adulta. Nossos resultados demonstram que uma RC bem controlada no período gestacional pode melhorar a homeostase redox e a atividade mitocondrial no encéfalo, especialmente na idade adulta, sem promover desnutrição, ao menos em modelo animal em nossas condições experimentais.

Alterations in the intrauterine environment can lead to lifelong consequences, some of them are related to oxidative stress and mitochondrial dysfunction and can affect physical and motor development of the pups. Feeding behavior may also be affected. In this context, maternal overweight demands attention, since disease development in adult life may be increased by this condition. In this sense, caloric restriction (CR) may have protective effect if well controlled avoiding maternal undernutrition. In order to evaluate CR effects, we divided pregnant rats into control and CR groups. The second received 20% less chow, and micronutrients consumption was equalized via gavage. Cerebellum, prefrontal cortex, hippocampus, and hypothalamus were evaluated on offspring’s postnatal days (PND) 0, 7, 21, and 60. Animals were also submitted to behavioral tests on PND21 and 60. We observed increased oxidant levels in all brain regions evaluated, except for the cerebellum on PND0. This effect was abolished on latter ages. Antioxidant enzyme activities were mostly decreased on PND0. On PND7, affected enzymes were either equal to control or presented increased activity. On PND60, most enzymes were activated, especially in the prefrontal cortex and hippocampus. Reduced glutathione (GSH) levels were decreased in three brain regions evaluated at birth, increased in the cerebellum and hypothalamus during development and in the prefrontal cortex at adult age. Vitamin C levels decreased in the first ages and were increased in the latter ones. Concerning to oxidative markers, lipid peroxidation was increased at birth in most regions and the effect was abolished thereafter. In the prefrontal cortex, lipid peroxidation was decreased on PND7, 21 and 60. Protein oxidation was increased on PND0 and decreased on PND60 in this region. In the cerebellum, protein oxidation was also decreased at adult age. Mitochondrial function, as well as the mitochondrial superoxide content, was decreased in most structures on PND0 and went through adaptation. At adult age, mitochondrial function was increased and superoxide levels were either unaltered or decreased. Mitochondrial electron transport system (METS) complexes showed decreased activity on PND0 and were activated on PND60 in the cerebellum. CR did not delay physical or neuromotor development and positively influenced pups’ feeding behavior at adult age. Our results show that maternal CR, if well controlled, may improve redox homeostasis and mitochondrial function in the offspring’s brain, especially at adult age, without promoting undernutrition, at least at our experimental conditions.