Efeitos da suplementação com azeite de oliva extravirgem sobre o metabolismo, neuroinflamação e comportamento em modelo animal de obesidade : uma abordagem sexo-específica

Abstract

A obesidade é um problema de saúde pública em expansão alarmante no mundo. Dentre os fatores contribuintes para o seu desenvolvimento, a dieta surge como um dos principais. Diante disso, modelos experimentais, como a exposição crônica à dietas ricas em gordura (DRG), são úteis para elucidar os mecanismos celulares e desfechos envolvidos na obesidade, uma vez que a DRG é capaz de ativar vias de sinalização associadas à inflamação em áreas encefálicas como o hipotálamo e o hipocampo. Paralelamente, esse modelo também é validado para investigar o fenótipo depressivo em roedores. Diante disso, a suplementação com azeite de oliva (AO) extravirgem surge como uma alternativa não farmacológica e imunomoduladora promissora, devido ao seu perfil de ácidos graxos e compostos bioativos que podem atuar na modulação do sistema imunológico e diminuição do quadro inflamatório. Assim, o objetivo desta tese visou investigar os efeitos da suplementação com AO sobre parâmetros metabólicos, inflamação no núcleo arqueado do hipotálamo (ARC) e no hipocampo, além do comportamento de saciedade e do tipo depressivo de ratos expostos à DRG. No capítulo I, realizou-se um compilado de dados da literatura afim de explorar o papel das células gliais hipotalâmicas no controle do apetite e a participação dos hormônios sexuais, após a exposição a um protocolo de obesidade induzido DRG. Esta revisão forneceu evidências de que os hormônios sexuais desempenham papéis fundamentais na regulação do apetite, resposta inflamatória e no comportamento alimentar de animais expostos à DRG, apresentando variações significativas entre os sexos. No capítulo II, elaborou-se uma revisão narrativa da literatura sobre o potencial imunomodulador dos compostos bioativos presentes no AO. Por meio de redes de interação proteína-proteína e análise de enriquecimento funcional, os principais compostos bioativos encontrados no AO apresentam interação com proteínas associadas à vias biológicas relacionadas à modulação do sistema imune. Os capítulos III e IV utilizaram o mesmo modelo experimental, com quatro grupos de acordo com o sexo: (1) ração padrão (RP), (2) RP + AO, (3) DRG e (4) DRG + AO. O AO foi administrado diariamente por gavagem oral (1,3 mL/Kg de peso corporal). No capítulo III, investigou-se o impacto da suplementação com AO sobre parâmetros metabólicos, saciedade comportamental e inflamação no ARC de animais expostos à DRG. Foi visto que a suplementação com AO preveniu o aumento de ganho de peso e índice de massa corporal induzido por DRG em ambos os sexos, além de diminuir a imunorreatividade da molécula adaptadora de ligação de cálcio ionizada-1 (IBA-1), do receptor Toll-like-4 (TLR-4) e os níveis de interleucina (IL)-6, IL-1β e fator de necrose tumoral (TFN-α) no ARC de animais obesos. No capítulo IV, foi visto que o consumo de DRG induziu comportamento depressivo, prevenido pela suplementação com AO. Ainda, a suplementação com AO preveniu o aumento dos níveis hipocampais de IL-1β, IL-6 e TNF-α e aumentou o imunoconteúdo de proteínas relacionadas à neuroplasticidade no hipocampo de ratas fêmeas obesas, além de reduzir a imunorreatividade de TLR-4 e IBA-1 hipocampo de ratos obesos de ambos os sexos. Por meio de uma análise de clusters baseada em z-scores foram vistas diferenças marcantes sexo-específicas em resposta a exposição de DRG e suplementação com AO. As fêmeas apresentaram maior heterogeneidade entre os grupos, refletindo padrões diferenciados de marcadores neuroquímicos e comportamentais. Por outro lado, o grupo DRG de machos formou um grupo distinto e isolado, caracterizado por marcadores neuroinflamatórios e de desregulação comportamental uniformemente elevados, divergindo claramente de todos os outros grupos experimentais. Dessa forma, conforme o capítulo I observamos como o consumo crônico de DRG impacta fortemente o hipotálamo, especificamente as células gliais, apresentando alterações sexoespecíficas. Por meio dos capítulos II, III e IV, evidenciou-se que o AO mostra-se uma estratégia protetora capaz de atenuar consequências metabólicas, comportamentais e inflamatórias em animais com obesidade induzida por DRG.

Obesity is an alarmingly growing public health problem worldwide. Diet is a key contributor to its development. Therefore, experimental models based on chronic exposure to high-fat diets (HFD), are useful for elucidating the cellular mechanisms and outcomes involved in obesity, since HFDs can activate signaling pathways associated with inflammation in brain areas such as the hypothalamus and hippocampus. In parallel, this model is also being validated to investigate behavioral symptoms associated with the depressive phenotype in rodents. Therefore, extravirgin olive oil (EVOO) supplementation emerges as a promising non-pharmacological and immunomodulatory alternative, as its fatty acid and bioactive compound profile may modulate the immune system and reduce inflammation. In this regard, the objective of this thesis was to investigate the effects of EVOO supplementation on metabolic parameters, inflammation in the arcuate nucleus of the hypothalamus (ARH) and hippocampus, as well as satiety and depressivelike behavior in male and female rats exposed to HFD. Chapter I compiled data from the literature to explore the role of hypothalamic glial cells in appetite control and the involvement of sex hormones, with special emphasis on the sex-specific differences observed after exposure to a HFDinduced obesity protocol. This review provided evidence that sex hormones play key roles in regulating appetite, inflammatory response, and feeding behavior in animals exposed to HFD, with significant variations between males and females. Chapter II provides a narrative literature review on the immunomodulatory potential of bioactive compounds present in EVOO. Through proteinprotein interaction networks and functional enrichment analysis, the main bioactive compounds found in EVOO interact with proteins associated with biological pathways related to immune system modulation. Chapters III and IV used the same experimental model, with four groups according to sex, receiving: (1) standard chow (SC), (2) SC + EVOO, (3) HFD and (4) HFD + EVOO. EVOO was administered daily by oral gavage (1.3 mL/kg of body weight). In chapter III, the impact of EVOO supplementation on metabolic parameters, behavioral satiety and inflammation in the ARH of animals exposed to HFD was investigated. It was seen that EVOO supplementation prevented the increase in weight gain and body mass index (BMI) induced by HFD in both sexes, in addition to decreasing the immunoreactivity of the ionized calcium-binding adaptor molecule-1 (IBA-1), Toll-like receptor-4 (TLR-4) and the levels of interleukin (IL)-6, IL- 1β and tumor necrosis factor (TFN-α) in the ARH of obese animals. In Chapter IV, it was seen that HFD consumption induced depressive-like behavior, which was prevented by EVOO supplementation. Furthermore, EVOO supplementation prevented the increase in hippocampal levels of IL-1β, IL-6, and TNF-α and increased the immunocontent of neuroplasticity-related proteins in the hippocampus of obese female rats, while reducing the immunoreactivity of TLR-4 and IBA-1 in the hippocampus of obese rats of both sexes. Cluster analysis based on z-scores revealed sex-specific differences in response to HFD exposure and EVOO supplementation among the experimental groups. Females showed greater heterogeneity between groups, reflecting different patterns of neurochemical and behavioral markers. Conversely, the HFD-fed male group formed a distinct and isolated group, characterized by uniformly elevated neuroinflammatory and behavioral dysregulation markers, clearly diverging from all other experimental groups. Thus, as Chapter I shows, we observed how chronic HFD consumption strongly impacts the hypothalamus, specifically the glial cells, exhibiting sex-specific alterations. Chapters II, III, and IV demonstrated that EVOO supplementation is a protective strategy capable of attenuating the metabolic, behavioral, and inflammatory consequences of HFD-induced obesity in animals of both sexes.