Embed Size (px)
Citation preview
0
PAULA CATIRINA P. DA SILVA GERMANO
Dieta hipercalórica e hiperlipídica em diferentes fases da vida:
efeitos sobre a depressão alastrante cortical em ratos adultos
Recife
2012
1
PAULA CATIRINA PEREIRA DA SILVA GERMANO
Dieta hipercalórica e hiperlipídica em diferentes fases da vida:
efeitos sobre a depressão alastrante cortical em ratos adultos
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Nutrição do Centro de Ciências
da Saúde da Universidade Federal de
Pernambuco para a obtenção do título de
Mestre em Nutrição.
Orientadora: Dra. Ângela Amâncio dos
Santos
Profa Adjunto do Departamento de Fisiologia e
Farmacologia da Universidade Federal de
Pernambuco
Co-orientador: Dr. Rubem Carlos Araújo
Guedes Profº Titular do Departamento de Nutrição da
Universidade Federal de Pernambuco
Recife
2012
2
3
PAULA CATIRINA PEREIRA DA SILVA GERMANO
.
Tese aprovada em 07 de março de 2012
Membros da Banca Examinadora
Profª . Drª. Célia Maria Machado Barbosa de Castro
Universidade Federal de Pernambuco
Profª . Drª. Juliana Maria Carrazzone Borba
Universidade Federal de Pernambuco
Profª . Drª.Luciana Maria Silva de Seixas Maia
Universidade Federal de Pernambuco
Recife
2012
4
Dedico este trabalho ao meu querido esposo, pois sempre esteve ao meu
lado acompanhando cada etapa da minha vida.
5
Agradecimentos
A Deus, pois até aqui tem me ajudado, verdadeiramente tem me ensinado que todas as
coisas cooperam para o bem daqueles que amam a Ele, mesmo que muitas vezes não
entendamos as aflições e até mesmo pensamos em desistir, mas somente nEle encontrei
forças para prosseguir.
Ao meu marido, Jefferson Geovanazy Magalhães, pelo seu grande amor e principalmente
pela paciência que foi derramada em minha vida com suas atitudes em todo tempo, mesmo
muitas vezes sem merecer através do descontrole emocional em que fui submetida
proveniente da grande carga de stress. Fica minha profunda gratidão, és o melhor marido
do mundo.
Aos meus pais, pelo investimento que fizeram em minha vida mesmo em dificuldades
financeiras fizeram de tudo, sem vocês jamais teria chegado onde estou, tenho muito
orgulho de ser sua filha. Obrigada.
Às amigas do LAFFINT, Noranege,Mariana e Geórgia, pelos esclarecimentos quanto às
técnicas de cirurgia de DAC. Obrigada.
Aos estagiários, Débora e Thays, pela grande colaboração nos experimentos e cuidados
dos animais. Obrigada.
À minha orientadora, prof.ª Ângela, que me acompanhou por muitos anos e despertou em
mim o desejo pela pesquisa. Sem ela tenho certeza que não estaria aqui. Mesmo distante
foi uma orientadora exemplar.
Ao meu co-orientador, prof.º Rubem, pela paciência, disponibilidade, ensinamentos
repassados e contribuição do inicio ao final do estudo, perceptível e enunciável por trás de
tantas idéias. Meu respeito, admiração e carinho. É com emoção que lhe agradeço.
A todos que, de uma forma ou de outra, me ajudaram a chegar até aqui. Muito obrigada.
6
“diz o Senhor; eis que, como o barro na mão do oleiro,
assim sois vós na minha mão, ó casa de Israel”
Jeremias 18:6
7
Resumo
Condições nutricionais no início da vida constituem um fator ambiental que pode
influenciar um fenômeno eletrofisiológico do cérebro chamado depressão alastrante
cortical (DAC). Objetivo - Avaliar os efeitos da ingestão de dieta hipercalórica e
hiperlipídica durante a lactação, na vida adulta e, desde a lactação até a idade adulta, sobre
as características da DAC nos ratos adultos. Métodos - Os animais foram divididos de
acordo com seu tratamento dietético específico: 1) grupo Controle (C), formado por ratos
que receberam a dieta padrão do biotério durante toda a vida; 2) grupo Lactação (L),
constituído por animais cujas mães foram alimentadas com dieta hipercalórica e
hiperlipídica durante o aleitamento; 3) grupo Adulto (Ad), os animais ingeriram a dieta
hipercalórica e hiperlipídica durante três semanas na vida adulta; e, 4) grupo dieta contínua
(Continued Diet; CD), a dieta hipercalórica e hiperlipídica foi oferecida ao animal durante
toda a vida, desde o período da lactação até a idade adulta. Quando os animais atingiram
90-93 dias de idade (adulto) a DAC foi registrada em dois pontos corticais e a velocidade
de propagação da DAC foi calculada. Resultados - O grupo CD apresentou peso corporal
menor (P <0,05) quando comparado com o grupo controle. Durante o período de ingestão
da dieta hipercalórica e hiperlipídica, foi observado um consumo menor (P <0,05) nos
filhotes dos grupos Ad e CD quando comparado ao grupo controle. O grupo L também
apresentou uma menor ingestão da dieta Labina após o desmame. As velocidades de
propagação DAC estavam reduzidas (P <0,05) nos grupos L e CD em relação ao grupo C.
As velocidades (média±DP) em mm/min foram: 3,52±0,18, 2,77±0,07, 3,36±0,11 e
3,05±0,17 para os grupos C, L, Ad e CD, respectivamente. Conclusão - A dieta
hipercalórica e hiperlipídica afetou de forma mais intensa o peso corporal do grupo CD,
possivelmente como resultado da menor ingestão alimentar desse grupo. Contudo, o maior
impacto sobre a eletrofisiologia do sistema nervoso ocorreu no grupo que a ingeriu durante
a lactação (grupo L). Esses resultados confirmam evidências anteriores em favor de um
efeito permanente ou, pelo menos, duradouro que está associado ao estado nutricional
prevalecente durante o período de desenvolvimento rápido do cérebro.
Palavras-chave: Sistema nervoso central, Depressão alastrante cortical, Dieta
hipercalórica e hiperlipídica.
8
Abstract
Nutritional conditions early in life constitute one of the environmental factors that can
influence a brain electrophysiological phenomenon so-called cortical spreading depression
(CSD). Objective – To evaluate the effects of high-fat diet intake, during different phases
of life, on CSD in adult rats. Methods – Animals were divided according to their specific
dietary treatment: 1) Control group (C), rats received standard lab chow diet during the
whole life; 2) Lactation group (L), animals which mothers were fed with high-fat diet
during lactation; 3) Adult group (Ad), animals ingested high-fat diet during 3 weeks in
adult life; and 4) Continued Diet group (CD), high-fat diet was offered to the animal during
the whole life since lactation period to adulthood. When the animals reached 90-93 days of
age (adult) CSD was recorded on two cortical points and CSD propagation velocity was
calculated. Results – Rats treated with high-fat diet during full life had lower body weight
compared with the control group. In comparison with the control animals, it was noted a
lesser dietary intake in the groups Ad and CD when high-fat diet was offered to the pups (P
< 0.05). L group also presented a reduced ingestion of Labina after weaning. CSD
propagation velocities were reduced (P < 0.05) in the groups L and CD in comparison with
the group C. The velocities (mean±SD) in mm/min were: 3.52±0.18, 2.77±0.07, 3.36±0.11
and 3.05±0.17 for the groups C, L, Ad and CD, respectively. Conclusion – CSD-velocity
changes were found in adult rats subjected either to high-fat diet during suckling period
(group L) or when they received this diet in their whole life (Group CD). The influence of
high-fat diet on body weight was more intense in the CD group, possibly due to the
accentuated reduction in dietary intake in this group. However, high-fat diet had a greater
impact on the nervous system when it was offered during lactation (group L). These results
confirm previous evidence in favor of permanent or at least long-lasting CSD-changes
associated to the prevailing nutritional status during the period of brain growth spurt.
Key words: Central nervous system, Cortical spreading depression, High-fat diet.
9
FIGURAS DO ARTIGO
Figura 1. Pesos corporais e encefálicos ---------------------------------------------------------37
Figura 2. Ingestão alimentar dos animais -------------------------------------------------------38
Figura 3. Registros eletrofisiológicos ------------------------------------------------------------39
Figura 4. Velocidades de propagação da Depressão Alastrante Cortical -----------------40
10
LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS
ANOVA – Análise de variância
CSD – Cortical spreading depression
C – Controle; control
DAC – Depressão alastrante cortical
ECoG – Eletrocorticograma
H – Hipercalórica e Hiperlipídica
L – Lactação; lactation
Ad – Adulto; Adult
CD – Dieta Contínua; Continued Diet
SNC – Sistema Nervoso Central
VLV – Variação lenta de voltagem
11
SUMÁRIO
1. APRESENTAÇÃO ------------------------------------------------------------------------ 12
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Dieta hipercalórica e hiperlipídica e sistema nervoso ------------------------------- 13
2.2 Depressão alastrante cortical ------------------------------------------------------------ 14
2.3 Interação lipídio dietético e depressão alastrante cortical--------------------------- 15
3. MÉTODOS
3.1 Animais ------------------------------------------------------------------------------------ 16
3.2 Composição e análise centesimal das dietas ----------------------------------------- 16
3.3 Grupos experimentais -------------------------------------------------------------------- 18
3.4 Determinações ponderais ---------------------------------------------------------------- 19
3.5 Consumo alimentar ----------------------------------------------------------------------- 20
3.6 Registro da depressão alastrante cortical ---------------------------------------------- 20
3.7 Análise estatística------------------------------------------------------------------------- 21
4. RESULTADOS- Artigo original --------------------------------------------------------- 22
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ------------------------------------------------------------- 43
6. REFERÊNCIAS ---------------------------------------------------------------------------- 44
7.ANEXOS ------------------------------------------------------------------------------------ 49
12
1. APRESENTAÇÃO
A influência de fatores nutricionais sobre a qualidade de vida dos seres humanos
tem sido tema de relevância considerável na atualidade. A obesidade é um problema de
saúde pública e está associada com diversas doenças crônicas não transmissíveis, como o
diabetes e a hipertensão arterial, bem como com a diminuição da longevidade
(KOPELMAN, 2000).
Tem sido amplamente demonstrado que o impacto da má nutrição sobre o
organismo parece exercer seus efeitos mais deletérios quando ele ocorre no início da vida
(MORGANE et al., 1978; 1993; GUEDES et al., 2002; AMANCIO-DOS-SANTOS et al.,
2006). Este período coincide com a fase de crescimento rápido do cérebro. No ser humano,
a fase compreendida entre o último trimestre gestacional e os primeiros anos de vida
engloba o chamado período crítico de desenvolvimento do cérebro. Neste momento da
vida, os insultos ambientais porventura existentes poderão acarretar seqüelas irreversíveis
ao sistema nervoso.
A nutrição é um dos principais fatores não genéticos que modificam o
desenvolvimento cerebral, podendo alterar adversamente a habilidade do organismo de
interagir com o ambiente e enfrentá-lo (LEVITSKY, 1975). É digno de nota mencionar
que experimentalmente os ratos constituem um excelente modelo para experimentos que
envolvem o sistema nervoso central. Nesses animais o período crítico de desenvolvimento
do cérebro compreende as três semanas de vida após o nascimento (SMART; DOBBING,
1971).
Ações de dietas hiperlipídicas sobre o funcionamento do sistema nervoso têm sido
evidenciadas em alguns trabalhos. Elas têm sido capazes de produzir alterações na
excitabilidade neuronal e de modificar a eletrofisiologia do cérebro (MEDEIROS et al.,
1996; OLIVEIRA, 2008). O presente trabalho teve como objetivo analisar os efeitos da
ingestão de uma dieta hipercalórica e hiperlipídica durante diferentes fases da vida, isto é o
período de aleitamento, a fase adulta e desde o aleitamento até a fase adulta, sobre a
depressão alastrante cortical, um fenômeno eletrofisiológico relacionado com a
excitabilidade do cérebro. Os resultados da presente dissertação estão contidos em artigo
original intitulado High-fat diet in different phases of life: effects on cortical spreading
depression in adult rats, o qual foi submetido à publicação.
13
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Dieta hipercalórica e hiperlipídica e sistema nervoso
A nutrição é importante para o desenvolvimento do organismo como um todo. Em
relação ao sistema nervoso ela parece exercer um papel de destaque; pois, alterações
nutricionais ocorridas no início da vida poderão prejudicar irreversivelmente esse sistema
(MORGANE et al., 1993). No período perinatal, o cérebro se desenvolve com grande
intensidade. Nessa fase a neurogênese, a gliogênese, a migração neuronal, e as
organizações sinápticas se processam com velocidade máxima; e, o cérebro se torna
vulnerável a vários tipos de agressões, inclusive, aquelas de origem alimentar
(MORGANE et al., 1993). Estudos indicam que a má nutrição precocemente na vida
acarreta alterações bioquímicas (WINICK, 1972), estruturais (ROCHA-DE-MELO et al.,
2004; MAIA et al., 2006), e fisiológicas ao sistema nervoso (ROCHA-DE-MELO et al.,
2006).
No que se refere à relação entre nutrição e sistema nervoso, a maioria dos trabalhos
tem utilizado como modelo a desnutrição. Contudo, a obesidade tem se tornando um
problema de saúde pública, de dimensão ascendente (KOPELMAN, 2000). Assim, é
pertinente contribuir com investigações que analisam a correlação entre a obesidade e o
funcionamento do cérebro. Isto é, considera-se que ampliar os conhecimentos dos
mecanismos patofisiológicos da obesidade é de suma relevância para uma melhor
compreensão do impacto da nutrição sobre a fisiologia do sistema nervoso.
De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS, 2010) a obesidade é
considerada atualmente “a epidemia global”. Ela afeta cerca 300 milhões de indivíduos no
mundo; destes, um terço está nos países em desenvolvimento. Esse panorama se deve,
principalmente, à mudança de hábitos alimentares na sociedade moderna. Ou seja, houve
um aumento exorbitante no consumo de gorduras, açúcares, sal e uma diminuição na
ingestão de fibras (CHOPRA et al., 2002). Outros fatores que parecem contribuir para o
crescimento da obesidade em nível mundial são o sedentarismo e o uso exagerado de
refrigerantes e “fast-foods” (WYATT et al., 2006). Assim, almejando compreender os
efeitos dessa “epidemia” sobre o organismo, pode-se utilizar como estratégia a promoção
da obesidade em roedores, induzindo-os a ingerir dietas hipercalóricas e hiperlipídicas. Isto
pretende reproduzir o comportamento nutricional humano (DINIZ et al., 2008).
14
2.2 Depressão alastrante cortical
Dentre as abordagens possíveis para se analisar a influência da manipulação
nutricional sobre o funcionamento do sistema nervoso, destaca-se, na eletrofisiologia, o
fenômeno da depressão alastrante cortical (DAC). A DAC foi inicialmente descrita por
Aristides Leão (LEÃO, 1944) quando realizava estudos sobre a “epilepsia experimental”,
na superfície do córtex cerebral de coelhos anestesiados. Leão observou que estímulos
elétrico, químicos, ou mecânicos locais provocam uma resposta do córtex cerebral
caracterizada por acentuada diminuição (“depressão”) da atividade elétrica do tecido
cerebral do ponto cortical estimulado, depressão esta que duravam alguns minutos. E essa
depressão se propaga (“alastrante”) de forma concêntrica (com velocidade da ordem de 2 a
5 mm/min), do ponto onde se iniciou, para todo o restante da população neuronal. Em ratos
naïve, a DAC se alastra com velocidades da ordem de 3 a 4 mm/min. A atividade elétrica
começava a se recuperar a partir do ponto estimulado, também de forma concêntrica e ao
final de cerca de 10 a 15 minutos todo o tecido cortical achava-se recuperado.
Acompanhando a depressão da atividade elétrica espontânea, foi observada uma variação
lenta de voltagem (VLV) na região cortical onde estava ocorrendo a DAC. O córtex
tornava-se cada vez mais negativo, cuja amplitude situava-se entre 5 a 20 mV, era em geral
seguida e ocasionalmente precedida de uma fase positiva de menor amplitude
(LEÃO,1947).
Alterações nessa velocidade de propagação indicam modificações fisiológicas, que
podem ser devidas a algumas condições de interesse clínico, dentre elas tem-se: o
envelhecimento (GUEDES et al.,1996), a hiperglicemia (XIMENES-DA-SILVA E
GUEDES,1991; COSTA-CRUZ E GUEDES,2001) e a estimulação ambiental
(MONTEIRO, J.S.; N. R. TEODÓSIO ; GUEDES, R. C. A, 2000) e a hipernutrição
(ROCHA-DE-MELO et al., 2006) que diminuem a velocidade de propagação. Já o
consumo de álcool (GUEDES E FRADE, 1993), a hipoglicemia (XIMENES-DA-SILVA E
GUEDES,1991; COSTA-CRUZ E GUEDES, 2001) e a deficiência nutricional (ROCHA-
DE-MELO et al., 1997) aumentam a velocidade de propagação DAC . Assim, esse
fenômeno pode ser usado com grande utilidade como um modelo de experimentação. A
DAC é um fenômeno reversível e tem sido registrado em inúmeras espécies de vertebrados
(BURES et al., 1974; GUEDES et al., 2005), inclusive no homem (MAYEVSKY et al.,
1996). Ela parece estar envolvida na fisiopatologia de importantes manifestações clínicas,
15
tais como a enxaqueca com aura, a epilepsia e a isquemia cerebral (LEÃO, 1944;
LEHMENKÜHLER et al., 1993; GUEDES E CAVALHEIRO, 1997; DREIER et al.,
2009). Adicionalmente, sabendo que seus mecanismos ainda não se encontram
completamente esclarecidos, estudos que envolvem o fenômeno poderiam contribuir para
elucidá-los.
Nesse sentido, parece ser de grande relevância investigar o impacto de uma
alimentação hipercalórica e hiperlipídica sobre a eletrofisiologia do sistema nervoso,
especialmente através do fenômeno da DAC.
2.3 Interação lipídio dietético e depressão alastrante cortical
É sabido que fatores dietéticos podem afetar de forma considerável a DAC. No que
se refere à sua relação com o metabolismo lipídico, estudo anterior demonstrou que a
velocidade de propagação desse fenômeno estava reduzida em filhotes de ratos
alimentados por mães que consumiam dietas hiperlipídicas (20% de lipídios) durante o
período de gestação ou lactação; isto é, a ingestão de dieta hiperlipídica promovia um
efeito antagônico à propagação da DAC (MEDEIROS et al., 1996).
Ainda concernente à interação lipídio dietético versus função cerebral, tem sido
analisado os efeitos da dieta cetogênica. Essa dieta se caracteriza por fornecer altos níveis
de lipídios (55,4%) em detrimento das proteínas e carboidratos. Foi observado que o
consumo precoce da dieta cetogênica provoca redução da atividade elétrica cerebral e,
como consequência, uma melhora das crises convulsivas (OLIVEIRA, XIMENES-DA-
SILVA, 2008).
Desde a sua descrição, a DAC tem sido relacionada com excitabilidade cerebral
(LEÃO, 1944; 1947). Redução da velocidade de propagação da DAC está associada a uma
menor excitabilidade do cérebro (GUEDES et al., 2002; AMANCIO-DOS-SANTOS et al.,
2006). Por sua vez, a velocidade com que a DAC se propaga no córtex está inversamente
correlacionada com a densidade cortical de mielina (MERKLER et al., 2009). Há também
a hipótese de que a desnutrição nas fases iniciais da vida provoca um empacotamento da
mielina cerebral (ROCHA-DE-MELO et al., 2004), que poderia explicar a maior
excitabilidade do cérebro desnutrido. Considerando que a síntese de mielina requer
especialmente o lipídio dietético, é razoável supor que a oferta aumentada desse nutriente
possa influenciar a função cerebral.
16
Em adição ao percentual dietético de lipídios, é digno de nota ressaltar que mesmo a
qualidade desse nutriente na alimentação também pode modificar, por si só, a atividade
elétrica cortical. Borba et al. (2010) demonstraram que a ingestão precoce de uma dieta
pobre em ácidos graxos essenciais, também pode afetar a velocidade de propagação da
DAC, dificultando o alastramento desse fenômeno no cérebro. Esse efeito é duradouro e
persiste até a vida adulta do rato.
Todos esses estudos indicam a importante participação dos lipídios para o
funcionamento cerebral, mas ainda permanecem lacunas que carecem ser aprofundadas
nessa relação entre lipídios e função neural. Esta proposta, então, se apresenta bastante
pertinente, haja vista que ela objetivou mimetizar uma situação atualmente vivenciada
pelos seres humanos: a ingestão de dietas hiperlipídicas em diferentes fases da vida.
Em suma, o conhecimento de que alterações nutricionais podem afetar o
desenvolvimento do sistema nervoso é bastante claro. Porém, o efeito da hipernutrição
sobre a DAC ainda é pouco estudado. Dessa forma, este trabalho se propôs a estudar em
ratos os efeitos de uma dieta hiperlipídica, administrada em diferentes fases da vida, sobre
o funcionamento do sistema nervoso na vida adulta.
3. MÉTODOS
3.1. Animais
Foram utilizados 40 ratos machos albinos, da linhagem Wistar, procedentes do
Biotério do departamento de Nutrição da UFPE. Todos os experimentos foram aprovados
pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) da UFPE (n° 23076.048638/2010-23;
anexo A). Os animais foram mantidos sob condições padrão do biotério, em sala à
temperatura de 221º C, submetidos a um ciclo artificial claro-escuro de 12/12 horas (o
escuro iniciando-se às dezenove horas), com acesso livre à água e comida.
3.2. Composição e análise centesimal das dietas
A dieta hipercalórica e hiperlipídica consiste em uma mistura normoprotéica e rica
em lipídios previamente descrita e utilizada (ESTADELLA et al., 2004). É constituída por
ração comercial LABINA®, amendoim torrado, chocolate ao leite e biscoito maisena, na
proporção 3:2:2:1, respectivamente. Destes constituintes, a ração, o amendoim e o biscoito
17
foram moídos em trituradores elétricos; o chocolate foi derretido em banho-maria. Após
esta primeira fase, todos os ingredientes foram misturados até formarem uma massa, que
foi posteriormente aquecida em estufa e oferecida na forma de péletes aos animais. A
densidade calórica para a dieta hipercalórica e hiperlipídica foi de 4,8 kcal/100g (24,5% de
Lipídios) enquanto que, a dieta padrão, apresentou 2,7 kcal/100g (4% de Lipídios)
(FERREIRA-DA-SILVA et al., 2010). A composição centesimal das dietas está
apresentada na tabela 1 e a composição de ácidos graxos da dieta padrão e da dieta
hipercalórica e hiperlipídica está mostrada na tabela 2.
Tabela 1 - Composição Centesimal das Dietas Padrão e Hipercalórica e Hiperlipídica
(FERREIRA-DA-SILVA et al., 2010)
18
Tabela 2- Composição de ácidos graxos da dieta padrão e da dieta hipercalórica e
hiperlipídica
P, dieta padrão; HL dieta hipercalórica e hiperlipídica; SFA, ácido graxo saturado; MUFA,
ácido graxo monoinsaturado; PUFA, ácido graxo poliinsaturado; TFA, ácido graxo trans;
ND, não detectado.
3.3. Grupos experimentais
Os animais foram aleatoriamente divididos em quatro grupos experimentais, de
acordo com o regime dietético específico. A formação desses grupos está esquematizada
na tabela 2.
3.3.1. Grupo controle (C) – Os animais foram submetidos à dieta padrão do biotério
(Labina® – Purina do Brasil S/A) durante o período de lactação até a fase adulta.
3.3.2. Grupo lactação (L) – As matrizes receberam, durante o aleitamento, a dieta
hipercalórica e hiperlipídica. Os filhotes consumiram desde o 22º dia até o dia do registro
eletrofisiológico (90 dias) a dieta Labina®.
19
3.3.3. Grupo adulto (Ad) – As matrizes receberam, durante o aleitamento, a dieta
Labina®. Os filhotes também consumiram após o desmame a Labina®. Porém, na fase
adulta os animais receberam, durante 21 dias, a dieta hipercalórica e hiperlipídica (dos 69 a
90 dias de idade; Zambon et al., 2009). Aos 91 dias de vida, os ratos foram submetidos ao
registro da atividade elétrica cortical.
3.3.4. Grupo dieta contínua (Continued Diet; CD) – Os animais receberam a dieta
hipercalórica e hiperlipídica desde o aleitamento até a fase adulta.
Tabela 3 – Representação esquemática dos grupos experimentais.
GRUPOS DESCRIÇÃO
C (n =10) Dieta Labina do 1º aos 90º dias de vida
L (n =10) Dieta hipercalórica e hiperlipídica do 1º ao 21º dia de vida
Dieta Labina do 22º aos 90º dias de vida
Ad (n =10) Dieta Labina do 1º aos 68º dias de vida
Dieta hipercalórica e hiperlipídica dos 69-90 dias de vida.
CD (n =10) Dieta hipercalórica e hiperlipídica do 1º aos 90º dias de vida
3.4 Determinações ponderais
3.4.1. Pesos corporais
Cada animal foi pesado nos dias 7, 21, 35, 49, 63,77 e no dia do registro
eletrofisiológico em balança Marte, modelo 1001 com capacidade de 1 kg e sensibilidade
até 0,1 g.
3.4.2. Pesos encefálicos
Ao final dos registros eletrofisiológicos os ratos, foram sacrificados e seus
encéfalos, retirados. Para isso, o neuro-eixo foi seccionado transversalmente em dois
níveis: caudalmente, tangenciando-se a borda inferior do cerebelo, incluindo-o;
rostralmente, no limite entre os hemisférios cerebrais e os bulbos olfatórios, excluindo-se
esses últimos. Imediatamente após a remoção, os encéfalos foram pesados em balança
analítica (marca Bosh, modelo S-2000, capacidade de 200g e sensibilidade até 0,1 mg),
obtendo-se o chamado peso do encéfalo úmido. Em seguida foram colocados em uma
20
estufa (FANEM) a 100ºC e pesados a cada 2 dias na mesma balança citada acima, até
atingirem peso constante, considerado o peso do encéfalo seco.
3.5 Consumo alimentar
O consumo alimentar foi avaliado diariamente pela diferença entre a quantidade de
dieta ofertada e a quantidade de dieta remanescente na gaiola. O resultado era dividido
pelo número de animais residentes para se obter a ingestão individual. Para pesagem da
ração, foi utilizada balança digital modelo Filizola, com 10g de precisão.
3.6 Registro da depressão alastrante cortical
3.6.1. Procedimento cirúrgico
Aos 90 dias de idade foram realizados os registros eletrofisiológicos. Cada animal foi
anestesiado com uma solução contendo mistura de uretana a 10% + cloralose a 0,4%, à
dose de 1000 mg/kg de uretana + 40 mg/kg de cloralose, via intraperitoneal. Foi procedida
uma traqueostomia para introdução de uma cânula de polietileno com a finalidade de
facilitar a respiração. A temperatura retal do rato foi monitorada continuamente e mantida
em torno de 371 ºC, pois o anestésico pode afetar a sua regulação homeostática. Em
seguida, a cabeça do animal foi fixada em aparelho estereotáxico, de modo a permitir a
incisão e remoção da pele e do periósteo para exposição do crânio. Por meio de trepanação,
foram feitos três orifícios (anterior, médio e posterior, de cerca de 2 a 4 mm de diâmetro
cada), alinhados paralelamente à linha média, ao nível do hemisfério cerebral direito.
3.6.2. Estimulação cortical e registro eletrofisiológico
A DAC foi provocada aplicando-se o estímulo (solução de KCl a 2%), a um ponto
da superfície cortical frontal, durante um minuto, através do orifício anterior. Os registros
eletrofisiológicos foram feitos utilizando-se eletrodos impolarizáveis (tipo “Ag-AgCl”),
conectados a um polígrafo. Em dois pontos corticais parietais (um em cada orifício) foi
registrada a variação lenta de voltagem que acompanha a DAC. As variações corticais de
voltagem foram obtidas contra um eletrodo de referência comum, colocado sobre os ossos
nasais, nos quais o potencial é invariável. O registro foi feito por um período de 4 horas. A
21
velocidade de propagação da DAC foi então calculada com base na distância entre os dois
eletrodos registradores e no tempo gasto pela DAC para percorrer essa distância.
3.7 Análise estatística
A análise de variância (ANOVA) foi empregada para analisar os dados. Nas
comparações em que ANOVA apontou diferenças significantes foi aplicado o teste para
comparação múltipla de Tukey-Krammer. Em todos os casos, foi considerado como nível
de significância para rejeição da hipótese nula, um valor de P < 0,05.
22
4.0 Resultados – Artigo Original
High-fat diet in different phases of life: effects on cortical spreading depression in
adult rats
Artigo submetido para publicação na Revista Nutritional Neuroscience
23
TITLE: High-fat diet in different phases of life: effects on cortical spreading
depression in adult rats.
RUNNING TITLE: High-fat diet’s effects on cortical spreading depression.
AUTHORS:
Paula Catirina Pereira da Silva Germano1, Débora de Lima e Silva
2, Geórgia de
Souza Ferreira Soares1, Ângela Amâncio dos Santos
2, Rubem Carlos Araújo
Guedes1CA
.
AFFILIATION:
1Departamento de Nutrição, Universidade Federal de Pernambuco, 50670-901,
Recife PE, Brazil.
2Departamento de Fisiologia e Farmacologia, Universidade Federal de
Pernambuco, 50670-901, Recife PE, Brazil.
CACorresponding author.
1Telephone: + 55-81-2126-8936; Fax: + 55-81-2126-8473;
e-mail: [email protected]
Words count: 4,441
Number of figures: 04
Number of tables: 0
24
TITLE: High-fat diet in different phases of life: effects on cortical spreading
depression in adult rats
ABSTRACT
Nutritional conditions early in life constitute one of the environmental factors that can
influence a brain electrophysiological phenomenon denominated as cortical spreading
depression (CSD). Objective – To evaluate the effects of high-fat diet intake, during
different phases of life, on CSD in adult rats. Methods – Animals were divided according
to their specific dietary treatment: 1) Control group (C), rats received standard lab chow
diet during the whole life; 2) Lactation group (L), animals which mothers were fed with
high-fat diet during lactation; 3) Adult group (Ad), animals ingested high-fat diet during 3
weeks in adult life; and 4) Continued diet group (CD), high-fat diet was offered to the
animals since lactation to adulthood. When the animals reached 90-93 days of life CSD
was recorded. Results – CSD propagation velocities were reduced (P < 0.05) in the groups
L and CD in comparison with the group C. The velocities (mean±SD) in mm/min were:
3.52±0.18, 2.77±0.07, 3.36±0.11 and 3.05±0.17 for the groups C, L, Ad and CD,
respectively. Discussion – CSD-velocity changes were found in adult rats subjected either
to high-fat diet during suckling period (group L) or when they received this diet in their
whole life (Group CD). High-fat diet had a greater impact on the nervous system when it
was offered during lactation (group L). These results confirm previous evidence in favor of
a permanent or at least long-lasting CSD-changes associated to the prevailing nutritional
status during the period of brain growth spurt.
Key words: Central nervous system, Cortical spreading depression, Hiperlipidic diet.
25
Introduction
Nutrition is important for the development of the whole organism. An adequate
nutrition during the initial phase of mammal’s life is an essential factor for ensuring a
normal brain development. In this early period, nutritional deficiency can alter brain
structure and function1, 2
and this effect can last until adulthood3,4
. In contrast to nutritional
deficiency, the cerebral impact of early overnutrition has been scarcely investigated.
Addressing this issue has increasingly becoming important, since excessive food intake can
lead to overweight, which recently has been more frequently associated with various
diseases5.
According to the World Health Organization6 obesity is now considered "a global
epidemic," because it affects some 320 million people worldwide. This scenario is mainly
due to changing eating habits in modern society. In other words, there was a steep increase
in the consumption of fat, sugar, salt and a decrease in fiber intake. Other factors that
appear to contribute to the growth of the worldwide obesity are sedentary lifestyles and
excessive use of soft drinks and "fast food"5,7
. In this sense, the promotion of obesity in
rodents from high-fat diet aims to reproduce the behavior of human nutrition8.
Among the possible approaches to analyze the influence of nutritional manipulation
on the functioning of nervous system, stands out in electrophysiology, the phenomenon of
cortical spreading depression (CSD). Several other conditions of clinical relevance are
known to influence CSD in rat cerebral cortex9. CSD has been initially characterized in
rodents as a cortical response in consequence to electrical, chemical or mechanical
stimulation of one point on the cortical surface10
. This response consists of a reversible
“wave” of reduction (depression) of the spontaneous and evoked cortical electrical activity,
with a simultaneous slow potential change (also called “DC potential change”). After being
26
elicited in one point, CSD concentrically propagates to the entire cortical surface, with
propagation velocities of the order of a few mm/min11
.
Concerning to the interaction between dietary lipids and brain function, it has been
analyzed the effects of ketogenic diet. This diet is characterized by providing high levels
(55.4 %) of lipids instead of proteins and carbohydrates. In this study it was found that
early use of the ketogenic diet causes a reduction in brain electrical activity and,
consequently, an improvement of seizures12
.
Since its description, CSD has been related to brain excitability10,13
. Impairments to
the propagation of CSD are associated to reductions in brain excitability14,15
. On the other
hands, the velocity of propagation of CSD is inversely correlated with myelin cortical
density16
. There is also the hypothesis that malnutrition during development promotes a
“cell packing effect” of the brain myelin17
. It could explain the higher excitability of the
early malnourished brain. By considering that myelin synthesis requires especially the
dietary lipid, it is reasonable to suggest that the increase of fat intake could influence brain
function. Since even if the amount of fat in diet is kept and it is changed only the quality of
lipid, it by itself is sufficient to affect cortical electrical activity. Borba et al.18
showed that
the ingestion of a diet low in essential fat acids antagonizes CSD propagation.
Altoghether, it is clear that there are several data involving nutritional status and
brain functioning. However, the effect of overnutrition on CSD has been little studied.
Therefore, the aim of this study was to evaluate the possible effects of high caloric
ingestion during brain development and adulthood on the electrophysiological
characteristics of CSD in adult rats.
Materials and methods
Animals
27
Experiments were approved by Ethics Committee for Animal Research of the
Universidade Federal de Pernambuco, Brazil, whose protocols comply with the “Principles
of Laboratory Animal Care” (National Institutes of Health, Bethesda, USA). In this study
was used male Wistar rats (n = 40) from the colony of the University. Animals were
housed in 51×35.5×18.5 cm polypropylene cages, in a room with a 12/12 h light-dark cycle
(lights on at 6 a.m.) and temperature of 23 ± 1ºC. They had free access to water and diet,
according to one of the regimes described below.
Experimental diet
High-fat diet is a normoprotein and hiperlipidic mixture as previously described 19
.
It consists of the lab chow LABINA®, roasted peanuts, milk chocolate and cornstarch
cookies, in the ratio 3:2:2:1, respectively. The constituents Labina, peanuts and biscuits
were ground in electric grinders; chocolate was melted in a water bath. After this first
phase, all ingredients were mixed in order to form a mass, which was then heated into an
oven and offered to the animals as a pellet20
. Body weights were determined on the days 7,
21, 35, 49, 63, 77 and on the day of CSD recording (around 90 days of life). Dietary intake
was assessed daily by the difference between the replacement and spare diet of each rat at
the feeder.
Experimental Groups
Animals were randomly divided into four experimental groups (n = 10 rats per
group), according to the specific dietary regimen:
Control Group (C) - Dams consumed only the standard lab chow (Labina® - Purina do
Brazil S/A) and their pups remained with the same diet from weaning (21 days of age) to
adulthood (90 days).
28
Lactation Group (L) – Dams received during suckling period high-fat diet (see above).
After weaning, the offspring switch to lab chow Labina® diet until the day of
electrophysiological recording (90 days).
Adult Group (Ad) – Adult animals previously fed with lab chow diet, as well as their
mothers, received during 21 days the high-fat diet (from 68 days old). After this period
they were immediately submitted to CSD recordings. According to Zambon et al 21
, it is
required a minimum of three weeks of high-fat diet ingestion in order to consider the
animals as obeses.
Continued diet Group (CD) – Dams received during suckling period high-fat diet. After
weaning, the offspring remained with the same diet until adulthood (90 days).
CSD recording
Animals were intraperitoneally anesthetized with a mixture of 1000 mg/kg urethane
plus 40 mg/kg chloralose (SIGMA). This mixture has been used because in rat it provides a
stable anesthetic status, which lasts for several hours. This condition is very convenient for
CSD recording in acute experiments (in which the recovery of the animal from anesthesia
is not required). Furthermore, this anesthetic mixture does not block CSD, in contrast to
other anesthetics.22
A tracheal cannula was inserted and three trephine holes were made on the right
side of the skull. These holes were aligned in the anteroposterior direction and parallel to
the midline. One hole was trephined on the frontal bone (2 mm diameter) and was used to
apply the stimulus (KCl) in order to elicit CSD. The other two holes were drilled on the
parietal bone (3-4 mm in diameter) and were used to record the CSD propagating wave.
Rectal temperature was continuously monitored and maintained at 37±1 ºC. CSD
was elicited at 20-min intervals by 1 min application of a cotton ball (1–2 mm in diameter)
29
soaked with 2% KCl solution (approximately 270 mM) to the anterior hole drilled at the
frontal region. The slow potential change accompanying CSD, were recorded for 4 h, by
using two Ag/AgCl agar-Ringer electrodes (one in each hole) against a common reference
electrode of the same type placed on the nasal bones.
CSD velocity of propagation was calculated based on the time required for a CSD
wave to pass the distance between the two cortical electrodes. At the end of the recording
session, the animals, while still anesthetized, were killed by lesioning the bulbar region
with a sharp needle, inserted through the cistern magna, promptly provoking cardio-
respiratory arrest. The brain (including the cerebellum and excluding the olfactory bulb)
was immediately removed and weighed.
Statistics
All data were compared between groups by using one-way analysis of variance
(ANOVA), followed by the post-hoc Tukey test, when indicated. The differences were
accepted as significant at the 95% confidence level (P < 0.05).
Results
In this study, animals subjected to high-fat diet since lactation until adulthood
gained less weight than the rats that received standard control diet the whole life. For the
group CD, weights were significantly reduced in all analyzed days 7, 21, 35, 49, 63, 77 and
91 in comparison with the controls. Groups L and Ad presented no important difference in
body weight from the control, except at 63 days when group L showed a higher body weight
(P < 0.05) in comparison with C. The values in this day in grams (mean±sd) were:
288.3±52.9 versus 220.8±43.2, groups L and C, respectively. Data are shown in figure 1.
Additionally, figure 1 presents wet- and dry-brain weights, measured after the day of
30
recording CSD in all groups. Brain weights, either wet or dry, were found to be significantly
reduced in the CD group after CSD recording.
Please place figure 1 about here
Concerning to the amount of ingested high-fat diet, in the lactating group (L group)
food intake of mothers was 18% lower than the control group. However, this reduction was
not statistically different. After weaning to adulthood the offspring of the L group showed
a significant reduction in intake of high-fat diet (19%). For CD group, dams had a no
significant reduction (24%) in the consumption of experimental diet in comparison to the
controls, but the offspring of this CD group ate 46% less of high-fat diet if compared to the
control group (P < 0.05) since the weaning until adulthood. In the Ad group, when the
animals began the ingestion of this cafeteria diet, they intake 34% less than the controls (P
< 0.05).
Please place figure 2 about here
Figure 3 qualitatively demonstrates electrophysiological recordings on the cortical
surface of adult animals that were classified according to the stage of life when they
received high-fat diet: lactation, Continued diet or adult. DC-potential recordings
confirmed the presence of CSD after each KCl stimulation. In all groups, a single CSD
wave was elicited after every topical application of 2% KCl for 1 min, at one point of the
frontal cortex. Once elicited, CSD propagated normally (i.e., without interruption) and was
recorded by the two electrodes located more posteriorly in the stimulated hemisphere.
31
Please place figure 3 about here
Administration of the high-fat diet impaired CSD propagation in adult animals, as
they presented lower CSD velocities (P<0.05) than the control animals (treated with
standard lab chow diet). CSD velocities were significantly reduced in the groups L and CD.
CSD velocity values express in mean±sem (in mm/min) were: 3.52±0.07, 2.77±0.02,
3.36±0.04 and 3.09±0.06 for the groups C, L, Ad, CD, respectively (figure 4). The lowest
rates of CSD were more evident in the litter subjected to high-fat diet only during lactation.
Administration of high-fat diet during three weeks in adult life did not significantly affect
CSD propagation.
Please place figure 4 about here
Discussion
In this study, it has been confirmed that the consumption of a high-fat diet is able to
change nutritional status and brain function. When high-fat diet was administered since
lactation until adulthood, it effectively interfered in the pups’ nutritional status, as judged
by their altered body weights. Previous work from others describes these body weight
alterations reflect weight-changes in most vital organs, such as heart, pancreas, kidney,
intestine and brain, increasing the probability of alterations in their functions1,23,24
. Here,
high-fat intake in the full life promoted a reduction in body weight in comparison with
those fed standard lab chow diet. These results are consistent with previous studies25
.
According to Srinivasan et al.26
when dams are exposed to high-fat diet during
perinatal period, their offspring present lifelong body weight increase. Here, it could be
seen a significant increase in body weight at 63 days in the animals that received high-fat
32
diet during suckling period. In contrast, animals treated with this diet during full life had a
significant decrease in body weight in all analyzed days. It is probably due to the reduction
that could be registered in diet intake for these animals. Moreover, this high-fat diet
contains about 18% of protein against 23% encountered in the standard lab chow diet. This
slight difference in protein content for a long period of time may reflect in body weight.
Zambrano et al.27
suggest that protein is the nutrient modulator in weight gain in the
process of fetal programming.
The reduction in the proportion of protein content in this used high-fat diet may
also explain the reduction seen in brain weight for DC group. It is well established that
protein malnutrition can persistently reduce brain weight as well as alter its
functioning23,15
.
There were no significant differences in food consumption between nursing
mothers in the experimental groups in comparison with the control one. Another study also
show that food intake of mothers exposed to fat-rich diet during pregnancy was similar to
the ones who received standard lab chow diet28
. In L group, offspring showed a persistent
reduction in food intake, despite they had been exposed to a nutritionally adequate diet
after weaning. This demonstrates that maternal nutrition during an important period of
development of the animals (suckling period) can interfere in a long lasting way on the
feed behavior. However, the mechanisms involved in metabolic programming that could
be changed by the ingestion of high-fat diet still need to be investigated. Additionally, this
diet is considerate to be palatable19
. Thus, it would not be surprisingly to expect an
increase in diet intake. In contrast, a reduction in the diet consumption was found in all
experimental pups. One of these two following conditions could be responsible for the
decreasing in diet intake, or this diet is not well accepted for the rats, or they instinctively
try to control body weight by reducing the ingestion of calorie28
.
33
The main finding in the present study was that the daily consumption of high-fat
diet during brain development exerted an antagonistic effect on CSD phenomenon, as
evaluated by the decrease in its propagation velocity in brain. When the high-fat diet is
consumed since lactation until adulthood, it is also able to reduce the CSD propagation
velocity, but this effect was more intense in the group fed high-fat diet only in lactation.
This indicates that the nutritional modifications induced by this high-fat diet intake can
interfere differently on brain electrophysiological depending on the phase of life in which
it occurs29
. It strongly reinforce the knowledge that nutritional condition during suckling
period in rats can influence in a more intensively way developmental processes like
neurogenesis, neuronal migration and myelination by promoting a long-lasting effect on
the brain electrophysiology1,23
.
It is already known that increasing dietary intake of lipids it can interfere on brain
physiology. Paixão et al.29
have demonstrated that high lipid levels in the diet offered to
dams during lactation period reduces CSD propagation velocities. Additionally, it is well
established that ketogenic diet can be successfully used in children for the treatment of
resistant seizures to regular pharmacological drugs30
and this diet can also has been shown
to antagonize CSD phenomenon12
. On the other hands, epilepsy as well as CSD are
considered brain excitability phenomenon and they had been related to each other10, 13
.
Altogether, results showed here were expected in a certain way. Here, in spite of the fact
that this high-fat diet used has several compounds other than only an increase in lipids; its
effect on CSD could be attributed to the high level that it present in the proportion of this
nutrient.
Lipids are in the base of the myelin constitution. Density in brain cortical myelin is
inversely correlated to CSD propagation16
. Thus, it is possible that increased fat intake
during brain growth spurt had stimulated myelin synthesis and it reflects on the spreading
34
of the phenomenon. Cortical myelin content was not measure in this work, but it remains
an objective to be reached in the future soon. Another possibility to explain the observed
results is the quality of lipids offered to the animals. This high-fat diet is rich in satured
fatty acids19
. Borba et al.18
showed that rats receiving an essential fatty acid deficient diet
during whole life presented an impairment on CSD propagation in brain. It is important to
mention that this diet studied by Borba et al.18
is also rich in satured fatty acids.
Besides lipids, blood glucose levels could be in the base for the results presented in
this work. In previous work, the pups exposed to high-fat diet during lactation showed
elevated blood glucose levels in adulthood, even after receiving standard lab chow diet,
that is considered nutritionally balanced, since weaning until adulthood31,26
. Increase in
blood glucose levels must be due to the high glycemic index in foods such as chocolate and
biscuit32
. So, although glycemia has not been measured, according to the observations of
Plagemann et al.24
, our high-fat diet probably induces high blood glucose levels. Since
hyperglycemia is known to impair CSD propagation33,34
, it is reasonable to consider the
possibility that this factor has contributed to the lower CSD-velocities presently observed.
However, certainly other factors should also be considerate, as for instance, those
represented by changes in brain neurotransmitter activity, in central myelination and in the
cortical glia-to-neuron ratio1,35,4
.
In order to emphasize the relevance of the present data to human nutrition, some
clinical evidence must be discussed at this point. In the last decades, epidemiological data
from both developing- and developed regions of the World have indicated increasing rates
of nutrition disturbances. The recently reported worldwide increasing prevalence of
obesity, in adults and children, can be considered cause of great concern36
. In contrast to
the plenty of information on the neural effects of malnutrition, very little is known on if
and how overnutrition affects neural structure and functions. These data collectively raise
35
the question of how electrophysiological changes in energy-challenging phenomenon like
CSD would be associated with these developmental disturbances. It remains to be further
investigated. In conclusion, this study provides a systematic description of high-fat diet
intake during brain development and since lactation until adulthood. In both cases, CSD
electrophysiological characteristics were impaired in adult rats.
Acknowledgements
The authors thank the Brazilian agencies CAPES, CNPq (MCT/CNPq 14/2010 –
No. 477456/2010-3) and FACEPE (APQ-0378-2.07/06) for financial support. There were
no conflicts of interest for the developmenting of this work.
36
Figure legends
Figure 1 - Body and brain weights of the animals with different dietary treatment: Control,
lactation, diet continues, adult (C, L, CD, Ad, respectively). Upper left panel – body
weight on days 7, 21 and 35. Upper right panel- body weight on days 49, 63, 77 and
91(day of CSD recording). Lower panel is wet and dry brain weights in adult animals. The
number of animals in each group was n=10. Values are expressed as mean±sem. Asterisks
indicate difference between experimental groups in comparison with C group (ANOVA
plus Tukey test).
CD
CD
CD
37
Figure 2 - Dietary intake (mean±sem) of animals which ingested high-fat diet in different
period of life: Lactation, Continued diet and Adult (groups L, DC, Ad, respectively). They
were compared to a control group (C) that was fed a standard lab chow diet during whole
life. Black columns represent the dams’ dietary intake during suckling period. White
columns express dietary intake of offspring since weaning until adulthood. The number of
animals in each group was n=10. Asterisks indicate difference between experimental
groups and the control (ANOVA plus Tukey test).
38
Figura 3 - Slow potential change (P) recorded during cortical spreading depression (CSD)
in the right hemisphere of 90-93 days-old rats which ingested high-fat diet in different
period of life: Lactation, diet continues and adult (L, DC, Ad, respectively). They were
compared to a control group (C) that was fed a standard lab chow diet during whole life.
The horizontal bars show the period (1 min) of stimulation with 2% KCl on frontal region
of the right hemisphere, to elicit CSD. The vertical bars correspond to 10 mV (negative
upwards). The inset shows the point of KCl application and the recording positions 1 and
2, from which the traces marked with the same numbers were obtained.
39
Figure 4 - CSD velocities of adult rats (90-92 days-old) treated with standard lab chow
diet (group C) or high-fat diet during lactation (Group L), adulthood (group Ad) or since
lactation until adulthood (group CD). Number of animals in each group varied between 9
and 11. Values are expressed as mean±sem. Asterisks indicate that CSD-velocities in the
marked groups were significantly different (p <0.05) from C group (ANOVA plus Tukey
test).
CD
40
References
1. Morgane PJ, Miller M, Kemper T, Stern W, Forbes W, Hall R, Bronzino J, Kissane
J, Hawlyrewicz E, Resnick O.1978. The effects of protein malnutrition on the
developing nervous system in the rat. Neuroscience and Biobehavioral
Reviews.137-230.
2. Almeida SS, Duntas LH, Dye L, Nunes ML, Prasad C, Rocha JB, Wainwright P,
Zaia CT, Guedes RC. 2002. Nutrition and brain function: A multidisciplinary
virtual symposium. Nutritional Neuroscience. 2002; 5: 311–320.
3. Rocha-de-Melo AP, Guedes RCA. 1997. Spreading depression is facilitated in adult
rats previously submitted to short episodes of malnutrition within the lactation
period. Brazilian Journal of Medical and Biological Research 30: 663–669.
4. Guedes RCA, Amancio-dos-Santos A, Manhães-de-Castro R, Costa-Cruz RRG.
2002. Citalopram has an antagonistic action on cortical spreading depression in
well-nourished and earlymalnourished adult rats. Nutritional Neuroscience 5: 115–
123.
5. Chopra M, Galbraith S, Darnton-Hill I. 2002. A global response to a global
problem: The epidemic of overnutrition. Bull World Health Organ 80:952–958.
6. OMS – Organização Mundial de Saúde. Obesidade: prevenindo e controlando a
epidemia global. 2004. (Série de relatos técnicos da consultoria da OMS/894). São
Paulo: ROCA, p.256.
7. Wyatt, S.B, Winters, K.P.& Dubbert, P.M. 2006. Overweight and obesity:
prevalence, consequences and causes of a growing public health problem.
American Journal Medical Science. 331:166-174.
8. Diniz YS, Burneiko RM, Seiva FR, Almeida FQ, Galhardi CM, Filho JL, Mani F,
Novelli EL. 2008. Diet compounds, glycemic index and obesity-related cardiac
effects. International Journal of Cardiology. 92-99.
9. Guedes RCA. 2005. Electrophysiological methods: Application in nutritional
neuroscience. In: Liebermann H, Kanarek R, Prasad C, editors. Nutritional
Neurosciences: Overview of an emerging field. New York: CRC Press. p 39–54.
10. Leão AAP. 1944. Spreading depression of activity in the cerebral cortex. Journal
Neurophysiol 7: 359–390.
11. Gorji A. 2001. Spreading depression: A review of the clinical relevance. Brain
Research Reviews 38:33–60.
12. Oliveira, Marcela de Almeida Rabello ; Ximenes-da-Silva, Adriana. 2008. Effects
of short-term and long-term treatment with medium- and long-chain triglycerides
ketogenic diet on cortical spreading depression in young rats. Neuroscience
Letters.
13. LEÃO, A.A.P. Further observations on the spreading depression of activity in
cerebral cortex. Journal of Neurophysiology, 10: 409-414, 1947.
14. Guedes RCA, Amâncio-dos-Santos A, Manhães-de-Castro R, Costa-Cruz RRG.
Citalopram has an antagonistic action on cortical spreading depression in well-
nourished and early-malnourished adult rats. Nutritional Neuroscience. 115-123,
2002.
15. Amâncio-dos-santos A, Pinheiro PCF, Lima DS, Ozias MG, Oliveira MB,
Guimarães NX, Guedes RCA. Fluoxetine inhibits cortical spreading depression in
weaned and adult rats suckled under favorable and unfavorable lactation conditions.
Experimental Neurology. 275-282, 2006.
41
16. Merkler D, Klinker F, Jürgens T, Glaser R, Paulus W, Brinkmann BG, Sereda MW,
Stadelmann-Nessler C, Guedes RC, Brück W, Liebetanz D. Propagation of
spreading depression inversely correlates with cortical myelin content. Annals
Neurology. 2009, 66(3):355-365.
17. Rocha-de-Melo AP, Picanco-Diniz CW, Borba JMC, Santos-Monteiro J, Guedes
RCA . NADPH-diaphorase histochemical labeling patterns in the hippocampal
neuropil and visual cortical neurons in weaned rats reared during lactation on
different litter sizes. Nutritional Neuroscience. 207–216, 2004.
18. Borba, Juliana Maria Carrazzone; Rocha-de-Melo, Ana Paula; dos Santos, Ângela
Amâncio; Andrade da Costa, Belmira Lara da Silveira; da Silva, Reginaldo Pereira;
Passos, Priscila Pereira; Guedes, Rubem Carlos Araújo. Essential fatty acid
deficiency reduces cortical spreading depression propagation in rats: a two-
generation study. Nutritional Neuroscience, vol. 13, p. 144-150, 2010.
19. Estadella, D., Oyama, L.M., Damaso, A.R., Ribeiro, E.B., Do Nascimento, C.M.O.
2004. Effect of Palatable Hyperlipidic Diet on Lipid Metabolism of Sedentary and
Exercised Rats. Basic Nutritional Investigation. 20: 218 –24.
20. Ferreira-da-silva K. M. 2010. Efeitos da obesidade sobre parâmetros imunológicos,
hematológicos e bioquímicos em ratos endotoxêmicos. Recife. Dissertação.
(Mestrado em Nutrição). Departamento de Nutrição.
21. Zambon, N.L.; Duarte, F.O.; Freitas, L.F.; Scarmagnani, F.R.R.; Damase, A.;
Duarte, A.C.G.O.; Sene-fiorese, M. 2009. Efeitos de dois tipos de treinamento de
natação sobre a adiposidade e o perfil lipídico de ratos obesos exógenos. Campinas,
Revista de Nutrição. v.22, n 5.
22. Gorelova NA, Krivánek J, Bures J . Functional and metabolic correlates of long
series of cortical spreading depression waves in rats. Brain Research 1987; 404:
379–381.
23. Morgane PJ, Bronzino JD, Tonkiss J, Diaz-Cintra S, Cintra L, Kemper T, Galler
JR. 1993. Prenatal malnutrition and development of the brain. Neuroscience &
Biobehavioral Reviews 17:91–128.
24. Plagemann A, Harder T, Rake A, Waas T, Melchior K, Ziska T, Rohde W, Dorner
G. 1999. Observations on the orexigenic hypothalamic neuropeptide Y-system in
neonatally overfed weanling rats. Journal of Neuroendocrinology 11:541–546.
25. Bayol A.S., Farrington S.J. and Stickland N.C. (2007) A maternal „junk food‟ diet
in pregnancy and lactation promotes na exacerbated taste for „junk food‟ and a
greater propensity for obesity in rat offspring. The British journal of nutrition. 98,
843-851.
26. Srinivasan M., Katewa S.D., Palaniyappan A., Pandya J.D. and Patel, M.S. (2006)
Maternal high-fat diet consumption results in fetal malprogramming predisposing
to the onset of metabolic syndrome-like phenotype in adulthood. Maternal high-fat
diet consumption results in fetal malprogramming predisposing to the onset of
metabolic syndrome-like phenotype in adulthood. American journal of physiology.
Endocrinology and metabolismo. 291, 792–799.
27. Zambrano E., Bautista C.J., Deas M., Martinez-Samayoa P.M., Gonzalez-
Zamorano M., Ledesma H., Morales J., Larrea F. and Nathanielsz P.W. (2006) A
low maternal protein diet during pregnancy and lactation has sex- and window of
exposurespecific effects on offspring growth and food intake, glucose metabolism
and serum leptin rat. The Journal of Physiology. 571, 221–230.
28. Khan I.Y., Dekou V., Douglas G., Jensen R., Hanson M.A., Poston L., Taylor P.D.
2005. A high-fat diet during rat pregnancy or suckling induces cardiovascular
42
dysfunction in adult offspring. American journal of physiology. Regulatory,
integrative and comparative physiology. 288,127–R133.
29. Paixao, A.; DANTAS, AC. ; Barreto, ISS. ; Vieira-filho, LD. ; Trindade, AS. ;
Medeiros, M. C. ; Guedes, R. C. A. ; Teodósio, N. R. . Impact of two early
malnutrition models on renal and neural functions in rats.. In: Vesler, LW.. (Org.).
Malnutrition in the 21st Century.. N. York: Nova Science Publishers, Inc., 2007, v.
13, p. 239-263.
30. Neal, E.G.; Chaffe, H.; Schwartz, R.H.; Lawson, M.S.; Edwards, N.; Fitzsimmons,
G.; Whitney, A.; Cross, J.H. A randomized trial of classical and medium-chain
triglyceride ketogenic diets in the treatment of childhood epilepsy. Epilepsia. 2009
May;50(5):1109-17.
31. Taylor P.D., McConnell J., Khan I.Y., Holemans K., Lawrence K.M., Asare-
Anane H., Persaud S.J., Jones P.M., Petrie L., Hanson M.A. and Poston L. (2005)
Impaired glucose homeostasis and mitochondrial abnormalities in offspring of rats
fed a fatrich diet in pregnancy. American journal of physiology. Regulatory,
integrative and comparative physiology. 288, 134–139
32. Tabela internacional de índice glicêmico (ig) e carga glicêmic (cg)-revisada 2002.
Disponível em: http://www.diabetes.org.br/attachments/212_Tabela_de_IG.pdf.
Acesso em 15/03/2010.
33. Ximenes-da-Silva A, Guedes RCA. 1991. Differential effect of changes in blood
glucose levels on the velocity of propagation of cortical spreading depression in
normal and malnourished rats. Brazilian Journal of Medical and Biological
Research 24:1277–1281.
34. Costa-Cruz RRG, Guedes RCA. 2001. Cortical spreading depression during
streptozotocin-induced hyperglycaemia in nutritionally normal and early-
malnourished rats. Neuroscience Letters 303:177–178.
35. Guedes RCA, Andrade AFD, Cabral-Filho JE. 1987. Propagation of cortical
spreading depression in malnourished rats: Facilitatory effect of dietary protein
deficiency. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 20:639–642.
36. James PT. 2004. Obesity: The worldwide epidemic. Clinics in Dermatology.
22:276–280.
43
5.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nos resultados dessa dissertação, pode-se concluir que:
A dieta hipercalórica e hiperlipídica administrada desde a lactação até a idade adulta
reduz de maneira mais evidente o peso corporal do rato.
A ingestão de uma dieta hipercalórica e hiperlipídica durante toda a vida do rato dificulta
a propagação da DAC. De fato, se o consumo dessa dieta ocorrer em um curto período,
mas ele coincidir com a fase de aleitamento, isto é suficiente para antagonizar o
fenômeno. Este último efeito é mais intenso e duradouro, pois persistiu até a idade adulta
do animal.
O consumo da dieta hipercalórica e hiperlipídica durante três semanas na vida adulta do
rato não modifica apreciavelmente a eletrofisiologia do córtex cerebral.
Os presentes achados confirmam e reforçam dados anteriores da literatura, corroborando
em favor da existência do período crítico de desenvolvimento do sistema nervoso que
ocorre durante as três primeiras semanas pós-natais no rato.
Visando dar continuidade a este trabalho, pioneiro em investigar a interação da dieta
hipercalórica e hiperlipídica sobre a DAC, sugere-se como perspectivas, investigar:
Os efeitos da dieta hiperlipídica durante a gestação sobre a DAC;
A interação da dieta hiperlipídica com a desnutrição precoce sobre a DAC.
44
6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMÂNCIO-DOS-SANTOS A, PINHEIRO PCF, LIMA DS, OZIAS MG, OLIVEIRA MB,
GUIMARÃES NX, GUEDES RCA. Fluoxetine inhibits cortical spreading depression in weaned
and adult rats suckled under favorable and unfavorable lactation conditions. Experimental
Neurology. 275-282, 2006.
BORBA, JULIANA MARIA CARRAZZONE ; ROCHA-DE-MELO, ANA PAULA ; DOS
SANTOS, ÂNGELA AMÂNCIO ; ANDRADE DA COSTA, BELMIRA LARA DA
SILVEIRA ; DA SILVA, REGINALDO PEREIRA ; PASSOS, PRISCILA PEREIRA ;
GUEDES, RUBEM CARLOS ARAÚJO . Essential fatty acid deficiency reduces cortical
spreading depression propagation in rats: a two-generation study. Nutritional Neuroscience,
vol. 13, p. 144-150, 2010.
BURÉS J, BURESOVA O, KRIVANEK I. The Mechanisms and Applications of Leao’s
Spreading Depression of Eletroencephalografic Activity. Praga: Academia. 1974.
CHOPRA, M., GALBRAINTH, S. & DARNTON-HILL, I. A global response to a global
problem: the epidemic of overnutrition. Bulletin of the World Health Organization. 952-958,
2002.
CRUZ, R. R. G. C. ; GUEDES, R. C. A. . Cortical spreading depression during streptozotocin-
induced hyperglycaemia in nutritionally normal and early-malnourished rats. Neuroscience
Letters, Amsterdam, v. 303, n. 3, p. 177-180, 2001.
DINIZ YS, BURNEIKO RM, SEIVA FR, ALMEIDA FQ, GALHARDI CM, FILHO JL, MANI
F, NOVELLI EL. Diet compounds, glycemic index and obesity-related cardiac effects.
International Journal of Cardiology. 92-99,2008.
DREIER JP, MAJOR S, MANNING A, WOITZIK J, DRENCKHAHN C, STEINBRINK J,
TOLIAS C, OLIVEIRA-FERREIRA AI, FABRICIUS M, HARTINGS JA, VAJKOCZY P,
LAURITZEN M, DIRNAGL U, BOHNER G, STRONG AJ; COSBID STUDY GROUP.
Cortical spreading ischaemia is a novel process involved in ischaemic damage in patients with
45
aneurysmal subarachnoid haemorrhage. Brain. 1866-1881, 2009.
ESTADELLA, D., OYAMA, L.M., DAMASO, A.R., RIBEIRO, E.B., DO NASCIMENTO,
C.M.O. Effect of Palatable Hyperlipidic Diet on Lipid Metabolism of Sedentary and Exercised
Rats. Basic Nutri. Invest., 2004; 20: 218 –24.
FERREIRA-DA-SILVA K. M. Efeitos da obesidade sobre parâmetros imunológicos,
hematológicos e bioquímicos em ratos endotoxêmicos. Recife, 2010. Dissertação. (Mestrado
em Nutrição). Departamento de Nutrição.
GUEDES RCA, TSURUDOME K, MATSUMOTO N. Spreading depression in vivo potentiates
electrically-driven responses in frog optic tectum. Brain Research. 109-114, 2005.
GUEDES RCA, AMÂNCIO-DOS-SANTOS A, MANHÃES-DE-CASTRO R, COSTA-CRUZ
RRG. Citalopram has an antagonistic action on cortical spreading depression in well-nourished
and early-malnourished adult rats. Nutritional Neuroscience. 115-123, 2002.
GUEDES RCA, CAVALHEIRO EA. Blockade of spreading depression in chronic epileptic
rats: reversion by diazepam. Epilepsy Research. 33-40, 1997.
GUEDES, R. C. A. ; AMORIM, L. F. ; N. R. Teodósio . Effect Of Aging On Cortical Spreading
depression.. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, Sï o Paulo, v. 29, n. 12, p.
1407-1412, 1996.
GUEDES, R. C. A.; FRADE, S. F. Effect Of Ethanol On Cortical Spreading Depression.
Brazilian Journal of Medical and Biological Research, RIBEIRÃO PRETO, v. 26, p. 1241-
1244, 1993.
KOPELMAN,P.G. Obesity as a medical problem. Nature,v.404,p.635-643,2000.
LEÃO AAP. Spreading depression of activity in the cerebral cortex. Journal of
Neurophysiology. 359-390, 1944.
46
LEÃO, A.A.P. Further observations on the spreading depression of activity in cerebral cortex.
Journal of Neurophysiology, 10: 409-414, 1947.
LEHMENKÜHLER A, GROTEMEYER KH, TEGTMEIER T. (Eds.). Migraine: Basic
Mechanisms and Treatment. München: Urban & Schwarzenberg, 602p, 1993.
LEVITSKY DA. Malnutrition and animal models of cognitive development. In: SERBAN, G.
(Ed.). Nutrition and Mental Function. New York: Plenum Press, 75-89, 1975.
MAIA LMSS, FRAZAO MF, SOUZA TKM, SILVA MB, ROCHA-DE-MELO AP,
PICANCO-DINIZ CW, AMANCIO-DOS-SANTOS A, GUEDES RCA. L-arginine treatment
early in life influences NADPH-diaphorase neurons in visual cortex of normal and early-
malnourished adult rats. Brain Research. 19-25, 2006.
MAYEVSKY A, DORON A, MANOR T, MEILIN S, ZARCHIN N, OUAKNINE GE. Cortical
spreading depression recorded from the human brain using a multiparametric monitoring
system. Brain Research. 268-274, 1996.
MEDEIROS, M.C. Composição lípidica da dieta e depressão alastrante cortical: estudo
eletrofisiológico. Recife, 1996. Tese (Doutorado em Nutrição) Departamento de Nutrição.
MERKLER D, KLINKER F, JÜRGENS T, GLASER R, PAULUS W, BRINKMANN BG,
SEREDA MW, STADELMANN-NESSLER C, GUEDES RC, BRÜCK W, LIEBETANZ D.
Propagation of spreading depression inversely correlates with cortical myelin content. Ann
Neurol. 2009, 66(3):355-365.
Monteiro, J.S.; N. R. Teodósio ; GUEDES, R. C. A. . LONG-LASTING EFFECTS OF EARLY
ENVIRONMENTAL STIMULATION ON CORTICAL SPREADING DEPRESSION IN
NORMAL AND MALNOURISHED RATS. Nutritional Neuroscience, Estados Unidos, v. 3, n.
1, p. 29-40, 2000.
MORGANE PJ, AUSTIN-LAFRANCE RJ, BRONZINO J, TONKISS J, DIAZ-CINTRA S,
CINTRA L, KEMPER T, GALLER JR. Prenatal malnutrition and development of the brain.
47
Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 91-128, 1993.
MORGANE PJ, MILLER M, KEMPER T, STERN W, FORBES W, HALL R, BRONZINO J,
KISSANE J, HAWLYREWICZ E, RESNICK O. The effects of protein malnutrition on the
developing nervous system in the rat. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 137-230,
1978.
OLIVEIRA, MARCELA DE ALMEIDA RABELLO; XIMENES-DA-SILVA, ADRIANA.
Effects of short-term and long-term treatment with medium- and long-chain triglycerides
ketogenic diet on cortical spreading depression in young rats. Neuroscience Letters, 2008.
ROCHA-DE-MELO AP, CAVALCANTI JB, BARROS AS, GUEDES RC. Manipulation of rat
litter size during suckling influences cortical spreading depression after weaning and at
adulthood. Nutritional Neuroscience. 155-160, 2006.
ROCHA-DE-MELO AP, PICANCO-DINIZ CW, BORBA JMC, SANTOS-MONTEIRO J,
GUEDES RCA . NADPH-diaphorase histochemical labeling patterns in the hippocampal
neuropil and visual cortical neurons in weaned rats reared during lactation on different litter
sizes. Nutritional Neuroscience. 207–216, 2004.
ROCHA-DE-MELO AP, GUEDES, R. C. A. Spreading Depression Is Facilitated In Adult Rats
Previously Submitted To Short Episodes Of Malnutrition Within The Lactation Period..
Brazilian Journal of Medical and Biological Research, São Paulo, v. 30, p. 663-670, 1997.
SMART JL, DOBBING J. Vulnerability of developing brain. II. Effects of early nutritional
deprivation on reflex ontogeny and development of behaviour in the rat. Brain Research. 85-
95,1971.
ZAMBON, N.L.; DUARTE, F.O.; FREITAS, L.F.; SCARMAGNANI, F.R.R.; DÂMASO, A.;
DUARTE, A.C.G.O.; SENE-FIORESE, M. Efeitos de dois tipos de treinamento de natação
sobre a adiposidade e o perfil lipídico de ratos obesos exógenos. Campinas, Rev.Nutr., v.22, n
5, 2009.
48
WINICK M (Ed) . Nutrition and development. New York: John Wiley & Sons,1972.
WYATT, S.B, WINTERS, K.P.& DUBBERT, P.M. Overweight and obesity: prevalence,
consequences and causes of a growing public health problem. American Journal Medical
Science, 331:166-174, 2006.
WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO). Diet, nutrition and the prevention of chronic
diseases. Report of the joint WHO/FAO expert consultation WHO Technical Report Series, No.
916 (TRS 916), 2010.
XIMENES-DA-SILVA, A.; GUEDES, R. C. A. Differential Effect Of Changes In Blood
Glucose Levels On The Velocity Of Propagation Of Cortical Spreading Depression In Normal
And Malnourished Rats. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, RIBEIRÃO
PRETO, v. 24, n. 12, p. 1277-1281, 1991.
49
ANEXOS
51
