1) O documento discute a programação neonatal da obesidade, com foco nos estudos de privação nutricional na lactação e seus efeitos no metabolismo e risco cardiometabólico na idade adulta.
2) Experimentos em ratos mostraram que a privação protéica ou calórica nas mães durante a lactação programa obesidade, dislipidemia e resistência à leptina nos filhotes quando adultos.
3) A inhibição da prolactina no final da lactação também programa hipotireoidismo central e maior adiposidade nos descend
Uso de Células-Tronco Mesenquimais e Oxigenoterapia Hiperbárica
Risco cardiometabólico: dos estudos populacionais às bases moleculares
1. Centro Biomédico
Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes
Departamento de Ciências Fisiológicas
Laboratório de Fisiologia Endócrina
Risco cardiometabólico: dos estudos
populacionais às bases moleculares
Programação neonatal da obesidade
Egberto Gaspar de Moura
egbertomoura@globo.com
Bogotá, 2010
3. Sindrome metabólica ou Risco cardiometabólico
Diabetes mellitus
tipo 2
Cardiovascular diseases
Hypertriglyceridemia
Hypertension
Low HDLc
Higher risk of cancer (breast,
cólon, próstate, esophagous,
endométrium and kidney)
Masuo et al., 2009; Nakatsuji et al., 2009; Maiti et al., 2009; Kshatriya et al., 2010; Furukawa et al., 2010; Oliveira et al., 2010.
4. Obesidade Infantil
Uma criança obesa é um adulto obeso
(Serdula et al., 1993)
Maternal influence, solid food before 3 months of lactation, maternal smoke habits
(Brophy et al., 2009)
5. PROJETO DE EXTENSÃO
ILHA GRANDE – coordenador
José Firmino Nogueira Neto/Elaine de Oliveira
Trabalho Educativo:
ensinar a
importância de
hábitos de vida
saudável para alunos
e seus familiares,
estimulando a boa
alimentação e a
prática de atividade
física.
6. PROJETO DE EXTENSÃO
Atividades
realizadas até o
momento:
Palestras, aulas de
atividade física,
escola de postura,
oficinas de preparo
de alimentos
saudáveis e exames
de sangue para
detectar casos
dislipidemias. E
atendimento
individual das
pessoas com
desequilíbrio
nutricional.
7. Maternal undernutrition during gestation or lactation is
associated with overweight at adulthood
(Ravelli e cols, N Engl J Med, 295: 340, 1976 – Dutch famine)
Fetal or developmental origins of disease (Barker’s hipothesis)
The metabolic syndrome can be, at least in part, caused by
neonatal malnutrition.
(British Medical Journal, 311:171, 1995)
Epidemiological studies:
Reino Unido - Osmond et al, BMJ,307:1519, 1993
Índia - Stein et al, Lancet, 348:1269, 1996
Estados Unidos - Rich-Edwards et al, BMJ, 315:396, 1997
Suécia - Leon et al, BMJ, 317:241,1998
Brasil - Sichieri et al, Int J Obes Relat Metab Disord 24:614, 2000
Rosely Sichieri
8. Programming
hormones nutrition environment
Histone acethylation Gestation or lactation
SIRT1
Epigenetic imprinting DNA Methylation
PROGRAMMING
INITIAL CONDITIONS REMAINS INITIAL CONDITIONS
CHANGED
ADULTHOOD
DISEASES
BETTER FITNESS
(Lucas et al, 1998; Baker et al, 2002; Moura & Passos et al, 2005; De Moura et al, 2008)
11. • Due to great famine that was prevalent in all History, the
humans are the most economical energy machinery,
thanks to natural selection.
• Till the last part of XX century…
12. 10.000 years and the genes did not change
Macaulay et al, Am. J. Human Genet, 1999, 64: 232-249.
13.
14. FATORES FATORES
NUTRICIONAIS HORMONAIS
Desnutrição Hipertiroxinemia
protéica Hiperleptinemia
Desnutrição
calórica Programação Hipoprolactinemia
Dieta hiperlipídica Fatores ambientais
Supernutrição
(disruptores endócrinos)
Dieta rica em
linhaça
Ingestão alimentar nicotina Cravo et al. 2002
Desmame precoce Teixeira et al. 2003
Lins et al. 2005
Passos et al. 2000
Massa e composição corporais Toste et al. 2006a
Passos et al. 2002 Toste et al. 2006b
Dutra et al. 2003
Comprimento naso-anal Bonomo et al. 2007
Vicente et al. 2004 Dutra et al. 2007
Passos et al. 2004
Leptinemia e sinalização da leptina Passos et al. 2007
Brito et al. 2006 Trevenzoli et al. 2007
Fagundes et al. 2007
Função tireoideana e adrenal Bonomo et al. 2008
Moura et al. 2007 Moura et al. 2008
Lisboa et al. 2008
Homeostase glicêmica Moura et al. 2009
Rodrigues et al. 2009 Fraga-Marques et al, 2009
Fagundes et al. 2009 Dislipidemias Passos et al. 2009
Figueiredo et al. 2009 Pereira-Toste et al. 2009
Troina et al, 2010 Alteracoes neuro-comportamentais Lisboa et al. 2010
Rodrigues et al. 2011 Fraga-Marques et al, 2010
Conceição et al. 2011 Morfologia adipócito Trevenzoli et al, 2010a
Figueiredo et al. 2011 Trevenzoli et al, 2010b
Lima et al. 2011 Esteatose hepática Trotta et . 2011
15. TRH (Legradi et al., 1997)
(Ortiga-Carvalho et al., 2002)
Adrenal
16. Higher fat diet increases SOCS-3 and impairs STAT3 response to leptin
De Souza et al. Endocrinology 146: 4192 (2005)
17. Howard & Flier, Trends in Endocrinology and Metabolism, 17:365 (2006)
18. Nutritional imprinting and programming
Energie restriction - ER
Protein restriction PR Lactation ER (60% of control food intake)
(8% X 23%) - PR
dams
weaning
Standard diet
Adult
offspring
Passos MCF, Ramos CF & Moura EG. NUTRITION RESEARCH, 20(11):1605-1614, 2000
19. bioactives
substances
in the milk
Leptin (Pinotti & Rossi 2006, Whitley et al
2005; Zanardo et al 2006, Ozkan et al 2005,
Bonomo et at 2005)
Adiponectin (Bronsky et al, 2006)
Grosvenor et al, 1992
20.
21. Leptin and prolactin, but not corticosterone,
modulate body weight and thyroid function in
protein-malnourished lactating rats
Lisboa et al (2006) Horm Metab Res 38: 1–5
Patrícia Lisboa
22. Undernourishing
the mothers
more T3 and
leptin to the pups,
less prolactin
May these factors program for
obesity and thyroid dysfunction?
23. Absence of Anorectic Effect to Acute Peripheral Leptin
Treatment in Adult Rats whose Mothers Were
Malnourished During Lactation
MCF Passos, LL Vicente, PC Lisboa, EG Moura
Horm Metab Res 2004; 36: 1–6
24. T4 Programming
1 to 10th day of lactation
Thyroxine SALINE
50g/100g PC, i.p.,
daily
11 days 60 days 11 days 60 days
25. Thyroid Function and Body Weight Programing by Neonatal
Hyperthyroidism in Rats – The Role of Leptin and Deiodinase Activities
Moura et al (2008) Horm Metab Res 2008 40: 1 – 7
Higher adiposity
Higher leptin
Lower T3, T4 and TSH
26. Prolactin inhibition in late-lactation (early weaning model)
Wistar Rats
19, 20 e 21 days
of lactation
Control Bromocriptine (Novartis)
saline 2x/dia 1mg 2x/day
180 days
(Bonomo et al, 2005; Bonomo et al, 2007) C BRO
29. Prolactin inhibition at the end of lactation programs for
a central hypothyroidism in adult rat
Bonomo et al (2008) Journal of Endocrinology 198: 331-337.
C BRO
TSH 1,04 0,05 0,51 0,07*
(ng/ml)
T3 33,31 2,29 25,59 2,03*
(ng/dl)
T4 2,04 0,16 1,61 0,09*
(µg/dl)
34. Early weaning model by mechanical
inhibition of suckling
Early weaning causes undernutrition for a short period and programmes
some metabolic syndrome components and leptin resistance in adult
rat offspring - Silva Lima et al., Br J Nutr, 2011.
35. Body composition
25 *
20
MGV (g)
15
10
C DP
5
0
C DP
18
* 8
*
Gordura (g/100g)
15
Leptina (ng/mg)
12
6
9
6 4
3
0 2
C DP
0
C DP
36. Leptin signaling pathway
C DP
C DP C DP STAT 3
Ob-R JAK2
-actina
-actina
-actina 12
12 10.0
STAT-3 hipotálamo 180 dias
JAK2 Hipotálamo 180 dias
Ob-R Hipotálamo 180 dias
(unidades arbitrárias)
(unidades arbitrárias)
(unidades arbitrárias)
7.5 9
9
5.0 * 6
6
3
3 2.5
0
0 0.0
C DP
C DP C DP
C DP
p-STAT C DP
SOCS-3
-actina
17.5 -actina
*
SOCS-3 Hipotálamo 180 dias
9
pSTAT-3 hipotalámo 180 dias
8 15.0
(unidades arbitrárias)
(unidades arbitrárias)
7 *
6
12.5
Central leptin
5
10.0
4 7.5 resistance:
3
2
5.0 hyperphagia and
1 2.5
0 0.0 obesity.
C DP
C DP
37. DEXA – absortometria de raio X de dupla
energia
Animais anestesiados
antes do procedimento.
46. Modelo Experimental de Redução da Ninhada
(Rodrigues et al., 2009; 2010)
Ajuste ninhada
Dias
0 3
Superalimentado
47. Modelo Experimental de Redução da Ninhada
(Rodrigues et al., 2009; 2010)
Ajuste ninhada Desmame
Dias
0 3 21
Superalimentado
3
Dias
0 21
Controle
10
48. Modelo Experimental de Redução da Ninhada
(Rodrigues et al., 2009; 2010)
Ajuste ninhada Desmame Experimento
Dias
0 3 21 180
Superalimentado
♂ gaiola
Dias
0 21 180
Controle
♂ gaiola
49. Evolução de massa corporal
14 dias de vida
80
*
70
Massa corporal (g)
60
50 S
40
30 C
20
10
0
0 3 6 9 12 15 18 21
Idade (dias)
50. Evolução de consumo
40
Consumo de ração (g/dia)
* *
30 Controle
** * Superalimentado
20 *
*
10
0
0 30 60 90 120 150 180
Idade (dias)
Hiperfagia Normoleptinemia
Resistência à leptina e
à insulina no hipotálamo SOCS3 JAK2 => inibição da via
(Davidowa et al., 2007; Rodrigues et al., 2009)
(Rodrigues et al., 2010)
51. Rodrigues et al., J. Physiol. (London), 2009
Body adiposity
% fat
21 days 180 days
15.0
12.5
12.5 * *
*
(g/100g de carcaça)
massa de gordura
(g/100g de carcaça)
10.0
massa de gordura
10.0
7.5 7.5
4
5.0
2 *
* 2.5
0
0.0
Total Visceral Subcutaneous
Total Visceral Subcutaneous
Control Early overfed
Control Early overfed
53. Body mass and visceral fat mass
600
525 *
Massa corporal (g)
450
* Controle
375 Superalimentado
300
225
150
75
*
0
10 35 60 85 110 135 160 185
Idade (dias)
30
MGV/Massa da carcaça
*
20
10
0
Controle Superalimentado
54. Adipocyte morphology
Retroperitoneal
8000 *
adipócitos ( m 2) 7000 Control Early overfed
6000
Área dos
5000
4000
3000
2000
1000
0
Controle Superalimentado
Inguinal
8000 Control Early overfed
Área dos adipócitos ( m2 )
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Controle Superalimentado
Conceição et al., HMR 2011
55. Leptin content on visceral and subcutaneous adipocyte
Retroperitoneal Inguinal
250
250
Expressão de Leptina
200
(% do Controle)
Expressão de leptina
200
(% do controle)
150
150
100
100
* 50
50
0 0
Controle Superalimentado Controle Superalimentado
( Rodrigues et al., 2009)
56. Total catecholamine on the adrenal medullae
150
hidroxilase (% do controle)
Expressão Tirosina
100
Tyrosine hydroxilase
50
0
Controle Superalimenado
MAIOR
Conteúdo de Catecolaminas
35
*
Conteúdo absoluto de
30
catecolaminas ( M)
25
20
?
15
10 Mecanismos de
5 secreção
0 ALTERADOS
Controle Superalimentado
MAIOR MENOR
Secreção ? Secreção ?
58. Neonatal leptin treatment programmes leptin hypothalamic resistance and
intermediary metabolic parameters in adult rats
FP Toste, EG Moura, PC Lisboa, AT Fagundes, E Oliveira & MCF Passos
British Journal of Nutrition (2006) 95, 830-837
59.
60. C
5.5 * Lep
Serum leptin (ng/ml)
5.0
4.5
4.0
3.5 *
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
21 30 60 150
Age (d)
C
150 Lep
*
Serum insulin
100
(µIU/mL)
*
50
0
21 30 60 150
Dias
Tostes et al., Br. J. Nutrition 95:830, 2006
61. Hypoadiponectinemia
5
C
Serum adiponectin
4 Lep
( g/ml)
3
*
2 *
1
0
30 150
Days
66. Neonatal hyperleptinaemia programmes anxiety-like
behavior and higher novelty seeking in adult rats
Fraga-Marques et al. Horm Behav 55(2):272-9, 2009.
Braço fechado
Centro
Braço aberto
10 MINUTOS DE TESTE
0 10
67. Neonatal hyperleptinaemia programmes anxiety-like
behavior and higher novelty seeking in adult rats
SESSÃO ÚNICA
DIAS
10 MINUTOS DE TESTE
0 10
Is obesity a chemical addiction?
68. Blocking Leptin Action One Week After
Weaning Reverts most of the
Programming Caused by Neonatal
Hyperleptinemia in the Adult Rat
Trotta et al., HMR 2011
1° dia 10° dia 29° e 30° dias
Início do Fim do Tratamento
tratamento com tratamento com o
Nascimento leptina (Lep) com leptina anticorpo 3µg 190° dia
Ajuste da 8g Lep/100g e salina antilep/100 Sacrifício
prole MC(s.c) e salina
MC e salina
(18 mães) (s.c)
(s.c)
69.
70. Liver Sirt1 protein content
#
1.75 @
*
1.50
relactive to CS
1.25
Sirt1/Cyclo 1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
CS LS CA LA
SIRT1
71.
72. Neonatal hyperleptinaemia programmes adrenal
medullary function in adult rats: effects on cardiovascular
parameters
IH Trevenzoli, MMR Valle, FB Machado, RMG Garcia, MCF Passos, PC Lisboa
& EG Moura. J Physiol 580.2 (2007): 629-637
caffeine
75. Smoking on gestation and/or lactation
Higher prevalence of adiposity during development
(Morley et al, 1995; Vik et al, 1996; Von Kries et al, 2002; Blake et al, 2000; Toschke et al, 2002; Wideroe et al, 2003; Bergmann et al, 2003)
76. Tabagismo & Lactação
apesar de parar de
fumar na gestação, a nicotina pode ser
muitas mães transferida pelo
retomam o hábito leite materno
na lactação (taquicardia no
lactente)
mães fumantes se
abstém de fumar
durante as
mamadas ou perto
Luck & Nau, 1984; McBride 1990; Silva et al. 2000; Dahlstrom et
dos filhos
al. 2004; Rosemberg, 2004; Giglia et al. 2006; Polańska et al.
2007; Hannöver et al. 2008
77. Model of neonatal nicotine exposure
Nicotine (6mg/Kg/day)
Saline
Osmotic
End of
minipumps weaning
exposure
Day 2 Day 15 Day 21
(Elaine de Oliveira e Ana Paula Santos)
78. Higher adiposity on the 180 days-old adult offspring
Oliveira et al., J Endocrinol. 202(3):397-405, 2010
Visceral Subcutâneo
ÁREA PERÍMETRO ÁREA PERÍMETRO
5000
6000 300 *
Área de adipócitos subcutâneos (µm²)
* *
Perím´troe de adipócitos
300 *
Perím´troe de adipócitos
4000 *
PÁrea de adipócitos
epididimais (µm²)
epididimais (µm²)
epididimais (µm²)
4500
200
3000 200
3000
2000
100
100 1500
1000
0
0 0
0
C NIC
C NIC C NIC C NIC
C C
NIC NIC
83. XIV Latin American Thyroid Society (LATS) Meeting
Lima, Peru
August 4th-7th, 2011
DYSFUNCTION OF THE HYPOTHALAMUS-PITUITARY AXIS IN RAT PROGRAMMED BY NEONATAL NICOTINE EXPOSURE
Pinheiro CR, Oliveira E, Santos-Silva AP, Claudio-Neto S, Manhães AC, Moura EG, Lisboa PC.
C NIC
73% 18%
84. Conteúdo de catecolaminas adrenais e expressão de TH
dos filhotes machos programados
TH
Actina
4 * 150
Catecolaminas (M/mg)
*
Conteúdo de TH
(% do Controle)
3
100
2
50
1
0 0
C NIC C NIC
Secreção in vitro de catecolaminas adrenais
estimulado por cafeína (uM/mg)
0.20
Secreção de catecholamine
0.25
de catecolaminas (M/mg)
0.15 0.20
Secreção basal
*
0.15
0.10 como seria a secreção de
0.05
catecolaminas frente0.10 outros
a
0.05
estimuladores (Ach) ?
0.00 0.00
C NIC C NIC
E o nível sérico de adrenalina ??
Pinheiro et al. Horm Metab Res. 2011. No prelo.
85. 500 *
Corticosterona (ng/ml)
400
300
200
100
0
C NIC
Como está o eixo CRH-ACTH destes filhotes
programados ?
Pinheiro et al. Horm Metab Res. 2011. No prelo.
86. CRH (green) ACTH (red)
C NIC C NIC
Increase of both CRH and ACTH immunostaining in hypothalamus (PVN)
and pituitary, respectively.
Pinheiro et al. Horm Metab Res. 2011. No prelo.
87. EXPOSIÇÃO MATERNA A NICOTINA FUMO MATERNO
NA LACTÇÃO
OBESIDADE NA VIDA ADULTA
HIPOMETABOLISMO
HIPOTIREOIDISMO
RESISTÊNCIA À LEPTINA E À INSULINA
DISFUNÇÃO ADRENAL
88. SE NÃO MATA, ENGORDA !!!
Mostramos como são complexos os eventos desencadeados pela
exposição materna à nicotina apenas no período crítico da lactação,
que interferem de forma permanente no futuro desenvolvimento
hormonal e metabólico da prole, provavelmente agindo como um
disruptor endócrino e um fator obesogênico.
89. Exposição materna à fumaça de cigarro na
lactação (modelo de tabagismo ambiental)
Lactantes Wistar
(fumante ativo)
Fumante
passivo ?? ativo ??
90. MODELO 1 Grupo C - Separadas da
Exposição pelo Leite Materno Prole
0 dia 3 dias 4x dia/1h cada 21 dias 180 dias
Desmame
Grupo EF – mães levadas à caixa de fumaça
Ratas Wistar lactantes
Nascimento
MODELO 2
Grupo C
Exposição Direta
0 dia 3 dias 4x dia/1h cada 21 dias 180 dias
Desmame
Grupo EF – Mães e proles expostas à caixa de fumaça
Ratas Wistar lactantes
Nascimento
91. Modelo 1 : Exposição pelo leite materno
Prole adulta 180 dias
40 50
100
Insulina (UI/mL)
Leptina (ng/mL)
40
Glicemia (mg/dL)
30 80
30
60
20
40
20
10
20 10
0 0 0
C EF C EF C EF
100
2.0
T3 total (ng/dL)
75
T4 livre (ng/dL)
1.5
1.0 50
0.5 25
0.0 0
C EF C EF
92. Modelo 1 : Exposição pelo leite materno
Prole adulta 180 dias
Função Adrenal C EF
Conteúdo de catecolaminas
TH Medula Adrrenal (u.a)
4000 20
3000 15
(uM/mg)
2000 * 10
*
1000 5
0 0
C EF
C EF
Corticosterona Sérica ???
93. Modelo 2: Exposição direta à fumaça
Prole adulta 180 dias
composição corporal & ingestão alimentar
500
C
Massa Corporal (g)
400 EF
300
200
**
100
0
20 60 100 140 180
Dias
MGV compartimentos
15
C
EF
5
* 10 * + 61%
MGV (g)
4
MGV/ PC (g)
3
2 5
1
0
0
C EF Retroperitoneal Mesentrico Epididimal
Tecido Adiposo
94. Modelo 2: Exposição direta à fumaça
Prole adulta 180 dias
100
30 * + 11%
Glicemia (mg/mL)
80
Leptina (ng/mL)
24 60
*
40
18
20
12
0
6 C EF
0
C EF
catecolaminas adrenais
??
0.4
0.3 *
TSH (ng/mL)
0.2
0.1
0.0
C EF
95. Exposição indireta
Exposição materna
à fumaça de
à nicotina
cigarro
Fenótipos (via leite)
diferentes/similares
• Outros componentes
Exposição direta à
• Concentração de NIC do tabaco
fumaça de cigarro
no soro da prole ? atenuam/acentuam
os efeitos da NIC ?
96. Perspectivasfuturas…
Programa de perda de peso: como prevenir ou reverter esta
programação ?
alimentos funcionais: cálcio, erva-mate, resveratrol …
A obesidade é uma dependência química ?
Preferência alimentar : dietas hiperglicídicas X hiperlipídicas
Neuropeptídeos anorexigênicos x orexigênicos
Avaliação comportamental ?
ansiedade, memória/aprendizado, curiosidade, atividade locomotora
Existe dimorfismo sexual ?
Estudar as proles fêmeas dos grupos NIC e FUMAÇA
97. Calcium supplementation reverts central adiposity, leptin, and insulin
resistance in adult offspring programed by neonatal nicotine exposure
Nobre et al., J. Endocrinol, 2011
98.
99.
100.
101. Magna C.F. Passos – Dep. Nutrição Aplicada, Inst. Nutrição/UERJ
Patricia C. Lisboa – Dep. Ciências Fisiológicas, Inst. Biologia/UERJ
Elaine de Oliveira – PNPD/CAPES-MCT
Carmen C. Pazos-Moura – Inst. Biofísica/Univ. Federal do Rio de Janeiro
Isis Hara Trevenzoli - Inst. Biofisica/UFRJ
Tania Ortiga – Inst. Biofisica/UFRJ
Mabel Carneiro Fraga - pos doc PAPD
Viviane Younes Rapozo – posdoc PNPD
Mariana Sarto Figueiredo – posdoc PDJ CNPq
102. Graduated Students
• Ana Paula Santos-Silva - Neonatal nicotine exposure
• Ellen Conceição - Early overfeeding
• Juliana Gastão Franco - Resveratrol
• Jessica Nobre – reprogramming with calcium.
• Natália Lima - Early weaning
• Ligia Albuquerque – Programming and bone
metabolism
• Carlos Alberto Soares – Canola Oil
• Nayara Peixoto Silva – Early weaning and esteatosis
• Cintia Pinheiro Rodrigues - Adrenal
Finantial Support