Programa de Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada Instituto de Biociências de Botucatu/ UNESP Rua Professor Doutor Antonio Celso Wagner Zanin, 250 - CEP 18618-689 - Botucatu - SP - Brasil Tel (14) 3880-0781 posgraduacao@ibb.unesp.br Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Júlio de Mesquita Filho” INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS DE BOTUCATU OBESIDADE INDUZIDA POR DIETA HIPERCALÓRICA: AVALIAÇÃO DO EFEITO DO CITRAL NA INFLAMAÇÃO METABÓLICA VINÍCIUS PEIXOTO RODRIGUES PROFª ASSOC. CLELIA AKIKO HIRUMA-LIMA PROFª DRª LÚCIA REGINA MACHADO DA ROCHA Tese apresentada ao Instituto de Biociências, Campus de Botucatu, UNESP, para obtenção do título de Doutor no Programa de Pós-Graduação em Biologia Geral e Aplicada, Área de concentração Biomoléculas: estrutura e função. Prof.ª Assoc. C. A. Hiruma-Lima BOTUCATU – SP 2022 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Júlio de Mesquita Filho” INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS DE BOTUCATU OBESIDADE INDUZIDA POR DIETA HIPERCALÓRICA: AVALIAÇÃO DO EFEITO DO CITRAL NA INFLAMAÇÃO METABÓLICA VINÍCIUS PEIXOTO RODRIGUES PROFª ASSOC. CLELIA AKIKO HIRUMA-LIMA PROFª DRª LÚCIA REGINA MACHADO DA ROCHA Tese apresentada ao Instituto de Biociências, Campus de Botucatu, UNESP, para obtenção do título de Doutor no Programa de Pós-Graduação em Biologia Geral e Aplicada, Área de concentração Biomoléculas: estrutura e função. Prof.ª Assoc. C. A. Hiruma-Lima BOTUCATU – SP 2022 Palavras-chave: C57BL/6J; Citral; Inflamação metabólica; Obesidade; Swiss. Rodrigues, Vinícius Peixoto. Obesidade induzida por dieta hipercalórica : avaliação do efeito do citral na inflamação / Vinícius Peixoto Rodrigues. - Botucatu, 2022 Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Instituto de Biociências de Botucatu Orientador: Clelia Akiko Hiruma-Lima Coorientador: Lúcia Regina Machado da Rocha Capes: 20100000 1. Obesidade. 2. Dieta hiperlipídica. 3. Inflamação metabólica. 4. Citral. DIVISÃO TÉCNICA DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - CÂMPUS DE BOTUCATU - UNESP BIBLIOTECÁRIA RESPONSÁVEL: ROSEMEIRE APARECIDA VICENTE-CRB 8/5651 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉC. AQUIS. TRATAMENTO DA INFORM. Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Dedicatória Para Cristina, Luís, Natália e Tamires Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Agradecimentos À Professora Clelia, que há dez anos abriu as portas do laboratório para mim e me ajudou a iniciar essa jornada que me proporcionou um incomensurável crescimento científico, didático e pessoal. Um exemplo de profissional de excelência e um ser humano excepcional. À minha mãe científica, meus mais sinceros agradecimentos. Muito obrigado. À Professora Lúcia Rocha agradeço aos incontáveis puxões de orelha, horas de discussão, polimento didático, reflexões desagradáveis (porém, sempre necessárias) e insights quase que proféticos, muito obrigado pelas lições. Ao Maycon, “Maycão”, “Maiquiel”, “Mykel”, com quem eu tive o privilégio de compartilhar horas e mais horas de trabalho árduo e companheirismo. À Ximboquinha, Ximbeta, Ximbinha (e demais variações), pelas risadas proporcionadas, deixando o dia a dia mais engraçado. À Doku, que colocava ordem na casa, mas estava sempre pronta para dar risada. À Melan, pela paciência. Uma pessoa admirável, pela inteligência e competência. À Priscila, pela coragem, curiosidade e por me desafiar a ser sempre melhor. À Gi, que já me aguenta há anos e tem um autocontrole incrível para nunca me bater. À toda a equipe do laboratório, Renata, Sorriso, Felipinho, Felipe, Mel, pelo trabalho dedicado a me ajudar na execução do meu projeto. Aos amigos de outros laboratórios, Professora Ana, Alessandra, Vesga, Carolzinha, Fer Evelyn, Isabelinha, Isabelona que me permitiam fugir dos meus trabalhos chatos e acabavam apreciando a mais engraçada coleção de piadas (de nada). A todos os servidores da UNESP que de alguma forma permitiu o desenvolvimento do meu trabalho. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES; 88882.183585/2018-01), pelo salário que permitiu me dedicar exclusivamente ao meu trabalho. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP; 18/09873-0) pelo apoio financeiro concedido. E a tantas outras pessoas não mencionadas aqui Muito obrigado. Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA “Todas as pessoas tomam os limites de seu próprio campo de visão, pelos limites do mundo.” Arthur Schopenhauer Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Prólogo A execução do projeto de doutorado possibilitou a formação científica possibilitando o desenvolvimento de habilidades necessárias para o planejamento, execução e interpretações de experimentos. Ao longo desse período, foram realizas outras atividades, no intuito de enriquecer a formação didática e científica do aluno. Artigos completos publicados em periódicos Périco, L. L.; Santos, R. C.; Rodrigues, V. P.; Nunes, V. V. A.; Vilegas, W.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Role of an antioxidant pathway in the healing of peptic ulcer induced by ischemia-reperfusion in male and female rats treated with Eugenia punicifolia. Inflammopharmacology. , 2022. Fagundes, F. L.; Piffer, G. M.; Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Hiruma-Lima, C. A.; Santos, R. C. Chrysin Modulates Genes Related to Inflammation, Tissue Remodeling, and Cell Proliferation in the Gastric Ulcer Healing. International Journal of Molecular Sciences. , v.21, p.760 - , 2020. Lopes, J. A.; Rodrigues, V. P.; Tangerina, M. M. P.; Rocha, L. R. M.; Nishijima, C. M.; Nunes, V. V. A.; Almeida, L. F. R.; Vilegas, W.; Santos, A. R. S.; Sannomiya, M.; Hiruma-Lima, C. A. Machaerium hirtum (Vell.) Stellfeld Alleviates Acute Pain and Inflammation: Potential Mechanisms of Action. Biomolecules. , v.10, p.590 - , 2020. Périco, L. L.; Emílio-Silva, M. T.; Ohara, R.; Rodrigues, V. P.; Bueno, G.; Barbosa-Filho, J. M.; Rocha, L. R. M.; Batista, L. M.; Hiruma-Lima, C. A. Systematic Analysis of Monoterpenes: Advances and Challenges in the Treatment of Peptic Ulcer Diseases. Biomolecules. , v.10, p.265 - , 2020. Ohara, R.; Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Bueno, G.; Zanatta, A. C.; Santos, L. C.; Vilegas, W.; Constatino, F. B.; Júnior, L. A. J.; Hiruma-Lima, C. A. Terminalia catappa L. infusion accelerates the healing process of gastric ischemia-reperfusion injury in rats. Journal of Ethnopharmacology. , v.256, p.112793 - , 2020. Santos, R. C.; Bonamin, F.; Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Zanatta, A. C.; Rodrigues, C. M.; Sannomiya, M.; Ramos, M. A. S.; Bonifácio, B. V.; Bauab, T. M.; Tamashiro, J.; Rocha, L. R. M.; Vilegas, W.; Hiruma-Lima, C. A. Byrsonima intermedia A. Juss partitions promote gastroprotection against peptic ulcers and improve healing through antioxidant and anti- inflammatory activities. Biomedicine & Pharmacotherapy. , v.111, p.1112 - 1123, 2019. Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Ohara, R.; Nunes, V. V. A.; Rocha, L. R. M.; Vilegas, W.; Santos, C.; Hiruma-Lima, C. A. Can the gastric healing effect of Eugenia punicifolia be the same in male and female rats?. Journal of Ethnopharmacology. , v.235, p.268 - 278, 2019. Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Ohara, R; Bueno, G.; Nunes, V. V. A.; Santos, R. C.; Camargo, A. C. L.; Júnior, L. A. J.; Andrade, S. F.; Steimbach, V. M. B.; Silva, L. M.; Rocha, L. R. M.; Vilegas, W.; Santos, C.; Hiruma-Lima, C. A. Sex-specific effects of Eugenia punicifolia extract on gastric ulcer healing in rats. World Journal Of Gastroenterology. , v.24, p.4369 - 4383, 2018. Capítulos de livros publicados Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Santos, R. C.; Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Sannomiya, M.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Byrsonima intermedia A. Juss. In: Medicinal and Aromatic Plants of the World.1 ed.: Springer Netherlands, 2018, p. 145-152. Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Almeida, L. F. R.; Fortuna-Perez, A. P.; Vilegas, W.; Hiruma- Lima, C. A. Maytenus ilicifolia Mart. ex Reissek In: Medicinal and Aromatic Plants of the World.1 ed.: Springer Netherlands, 2018, p. 323-335. Estágio Supervisionado em Docência Fisiologia Humana Fisiologia Digestória (30 horas) Fisiologia Renal (30 horas) Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências - UNESP - Câmpus de Botucatu. Metodologia Científica (30 horas) Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências - UNESP - Câmpus de Botucatu. Fisiologia Humana Fisiologia Digestória (30 horas) Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências - UNESP - Câmpus de Botucatu. Iniciação Científica (45 horas) Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências - UNESP - Câmpus de Botucatu. Farmacodinâmica e Toxicologia Ambiental (60 horas) Departamento de Ciências Biológicas da Faculdade de Ciências - UNESP - Câmpus de Bauru. Atividade de extensão Monitor do curso “Reprodução de A a Z”, como parte das atividades do Programas de Extensão Universitária “Difundindo e Popularizando a Ciência na UNESP: Interação entre a Pós- Graduação e o Ensino Básico”, realizado no Instituto de Biociências, UNESP – Botucatu, 01/2020, Botucatu – SP, duração de 48 horas Monitor do curso “Reprodução de A a Z”, como parte das atividades do Programas de Extensão Universitária “Difundindo e Popularizando a Ciência na UNESP: Interação entre a Pós- Graduação e o Ensino Básico”, realizado no Instituto de Biociências, UNESP – Botucatu, 01/2019, Botucatu – SP, duração de 48 horas Monitor do curso “Reprodução de A a Z”, como parte das atividades do Programas de Extensão Universitária “Difundindo e Popularizando a Ciência na UNESP: Interação entre a Pós- Graduação e o Ensino Básico”, realizado no Instituto de Biociências, UNESP – Botucatu, 01/2018, Botucatu – SP, duração de 48 horas Trabalhos publicados em anais de eventos (completo) Emilio-Silva, M. T.; Zarricueta, M. L.; Rodrigues, V. P.; Raimundo, P. R.; Rocha, L. R. M.; Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Hiruma-Lima, C. A. Antipyretic effect of myrcene (MCN) as a potential therapeutic alternative for the treatment of systemic inflammation response (SI) in euthermic rats model In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Rodrigues, V. P.; Emilio-Silva, M. T.; Ohara, R.; Bueno, G.; Raimundo, P. R.; Gomes, V. G.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Citral, a valuable aid against metabolic inflammation? In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Bueno, G.; Rodrigues, V. P.; Ohara, R.; Emilio-Silva, M. T.; Assuncao, R.; Gomes, V. G.; Dario, F. L.; Raimundo, P. R.; Fioretto, A. C.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Effect of Baccharis trimera Less (DC) essential oil in obese mice on a high-fat diet, part 1. adipose tissues evaluation In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Fioretto, A. C.; Ohara, R.; Emilio-Silva, M. T.; Rodrigues, V. P.; Bueno, G.; Assuncao, R.; Dario, F. L.; Gomes, V. G.; Raimundo, P. R.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Evaluation of protective effect of citral on gastroesophageal reflux disease in eutrophic and obese mice In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Raimundo, P. R.; Rodrigues, V. P.; Emilio-Silva, M. T.; Gomes, V. G.; Bueno, G.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Is citral´s anti-inflammatory action capable of changing the hypothalamic inflammation in obese mice? In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Ohara, R.; Dario, F. L.; Bueno, G.; Rodrigues, V. P.; Emilio-Silva, M. T.; Assuncao, R.; Fioretto, A. C.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. Modulation of matrix metalloproteinases exerted by Citral in the healing of gastric ulcers in eutrophic and obese mice In: MOL2NET'21, Conference on Molecular, Biomedical & Computational Sciences and Engineering, 7th ed., 2021, Paris/Galvestone. CHEMBIOMOL-07: Chem. Biol., Med. Chem., & Mol. Biol. Congress. Basiléia: MDPI, 2021. Trabalhos apresentados em congressos Emilio-Silva, M. T.; Santos, R. C.; Rodrigues, V. P.; Perico, L. L.; Rocha, L. R. M.; Hiruma- Lima, C. A. Antidiarrheal activity of Limonene and Citrus aurantium L. on an experimental model of Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA castor oil-induced diarrhea in mice, 2019. Emilio-Silva, M. T.; Rodrigues, V. P.; Bueno, G.; Ohara, R.; Rocha, L. R. M.; Branco, L. G.; Hiruma-Lima, C. A. Citral reduced levels of plasmatic TNF-alpha in mice fed with standard diet (SD) and high-fat diet (HFD) following LPS-induced systemic inflammation, 2019. Hiruma-Lima, C. A.; Perico, L. L.; Emilio-Silva, M. T.; Ohara, R.; Bueno, G.; Rodrigues, V. P.; Rocha, L. R. M.; Barbosa-Filho, J. M.; Batista, L. M. Monoterpenes: systematic review about the advances in the management of peptic Ulcer and Helicobacter pylori, 2019. Ohara, R.; Perico, L. L.; Rodrigues, V. P.; Bueno, G.; Vilegas, W.; Hiruma-Lima, C. A. Terminalia catappa: An alternative treatment for gastric lesions induced by ischemia and reperfusion, 2019. Bueno, G.; Perico, L. L.; Rodrigues, V. P.; Ohara, R.; Emilio-Silva, M. T.; Rocha, L. R. M.; Hiruma-Lima, C. A. The role of essential oil Baccharis trimera in experimental ulcer disease: characterization of anti-inflammatory and healing mechanisms of action, 2019. Rodrigues, V. P. Atividades Farmacológicas de Plantas Medicinais, 2018. Fagundes, F. L.; Romano, K. S. F.; Perico, L. L.; Rodrigues, V. P.; Gambero, A.; Vilegas, W.; Hiruma-Lima, C. A.; Santos, R. C. Byrsonima Intermedia A. Juss Recovers Intestinal Mucosa After Ulcerative Colitis: Role Of Anti Inflamatory And Anti Oxidant Pathways, 2018. Piffer, G. M.; Fagundes, F. L.; Périco, L. L.; Rodrigues, V. P.; Hiruma-Lima, C. A.; Santos, R. C. Effect Of Chrysin In Peptic Ulcer: Gastroprotection Against Ethanol And Repair Of Intestinal Mucosa After Polypharmacy., 2018. Disciplinas cursadas Tópicos Avançados em Imunologia e Imunopatologia (4 créditos) Tópicos Especiais em Biologia Geral e Aplicada (2 créditos) Interação entre a Pós-Graduação e o Ensino Básico de Ciências e Biologia (6 créditos) Bioestatística usando ambiente estatístico R (4 créditos) O cientista e o professor universitário (2 créditos) Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Resumo A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública no mundo, a Organização Mundial da Saúde (O.M.S.) estima que mais de 700 milhões de adultos serão obesos em 2025. A obesidade é caracterizada por um acúmulo excessivo de gordura que pode comprometer a saúde. O tecido adiposo (TA), além de regulador energético do organismo, assume uma função imune diretamente envolvida no início e manutenção da resposta inflamatória que se estabelece com a instalação da obesidade. O TA é regulado por leucócitos e mediadores anti-inflamatórios, porém com o desenvolvimento da obesidade esse ambiente torna-se pró-inflamatório com o intuito de proteger o organismo. Essa inflamação metabólica é responsável pelo surgimento de enfermidades como diabete tipo 2 e doenças cardiovasculares. Encontrar um tratamento adequado à obesidade e seus desdobramentos têm se mostrado um grande desafio. Estudos prévios demonstraram o potencial anti-inflamatório e antiadipogênico do citral, um monoterpeno obtido das folhas do capim limão. Essas ações tornam o citral um excelente candidato a agente terapêutico no tratamento da inflamação metabólica, combatendo a obesidade e sua resposta inflamatória. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito curativo do citral no processo inflamatório relacionado à obesidade induzida por dieta hipercalórica em animais experimentais. A exposição da linhagem Swiss à dieta hiperlipídica por 84 dias induziu obesidade aumentando a massa corporal e índice de adiposidade, porém os animais não apresentaram as alterações metabólicas necessárias para que nossos objetivos iniciais fossem alcançados. A HFD oferecida aos C57BL/6J pelo mesmo período também induziu obesidade aumentando a massa corporal, índice de adiposidade, glicemia e perfil lipídico dos camundongos. O citral foi capaz de diminuir a glicemia sem alterar a sensibilidade à insulina dos animais tratados por dez e 17 dias, observou-se também a diminuição de mediadores pró- inflamatórios (TNF-α e IL-6) e um aumento nas citocinas anti-inflamatórias (IL-4. IL-5, IL-10, IL-13 e IL-17). nos animais obesos tratados com citral, indicando um efeito positivo contra a inflamação metabólica. Palavras-chave: C57BL/6J; Citral; Inflamação metabólica; Obesidade; Swiss. Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Abstract Obesity is one of the biggest public health problems in the world, the W.H.O. estimates that more than 700 million adults will be obese by 2025. Obesity is characterized by an excessive accumulation of fat that can compromise health. Adipose tissue (AT), in addition to being the body's energy regulator, assumes an immune function directly involved in the initiation and maintenance of the inflammatory response that is established with the onset of obesity. AT is regulated by leukocytes and anti-inflammatory mediators, but with the development of obesity, this environment becomes pro-inflammatory to protect the body. This metabolic inflammation is responsible for the emergence of diseases such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Finding an adequate treatment for obesity and its consequences has been a great challenge. Previous studies have demonstrated the anti-inflammatory and antiadipogenic potential of citral, a monoterpene obtained from lemongrass leaves. These actions make citral an excellent candidate as a therapeutic agent in the treatment of metabolic inflammation, fighting obesity and its inflammatory response. The aim of this study was to evaluate the curative effect of citral on the inflammatory process related to obesity induced by a hypercaloric diet on experimental animals. The exposure of the Swiss strain to the high-fat diet for 84 days induced obesity, increasing body mass and adiposity index, but the animals did not show the necessary metabolic changes for our initial goals to be achieved. HFD offered to C57BL/6J for the same period also induced obesity by increasing body mass, adiposity index, glycemia and lipid profile of mice. Citral was able to decrease blood glucose without changing the insulin sensitivity of animals treated for ten and 17 days, there was also a decrease in pro-inflammatory mediators (TNF-α e IL-6) and an increase in anti-inflammatory cytokines (IL-4. IL-5, IL-10, IL-13 e IL-17) in obese animals treated with citral, indicating a positive effect against metabolic inflammation. Keywords: C57BL/6J; Citral; Metabolic Inflammation; Obesity; Swiss. Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Lista de Figuras Figura 1 – Células presentes no tecido adiposo em homeostasia. ............................................ 22 Figura 2 – Indução e manutenção do estado inflamatório durante a obesidade. ...................... 24 Figura 3 – Linha do tempo dos períodos de indução de obesidade e tratamento curativo dos animais nos diferentes experimentos. ....................................................................................... 29 Figura 4 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de sete dias e índice de adiposidade de camundongos Swiss ......................................................................................... 31 Figura 5 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 14 dias e índice de adiposidade de camundongos Swiss. ............................................................................................................ 32 Figura 6 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 21 dias e índice de adiposidade de camundongos. ...................................................................................................................... 33 Figura 7 – Linha do tempo dos períodos de indução de obesidade e tratamento curativo dos animais nos diferentes experimentos. ....................................................................................... 40 Figura 8 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de dez dias e índice de adiposidade de camundongos C57BL/6J. ................................................................................. 42 Figura 9 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 17 dias e índice de adiposidade de camundongos C57BL/6J. ..................................................................................................... 44 Figura 10 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 24 dias e índice de adiposidade de camundongos C57BL/6J. ................................................................................. 46 Figura 11 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à glicose (GTT) realizados antes e após dez dias de tratamento em camundongos C57BL/6J ........................................... 48 Figura 12 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à insulina (ITT) realizados antes e após dez dias de tratamento em camundongos C57BL/6J. .......................................... 49 Figura 13 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à glicose (GTT) realizados antes e após 17 dias de tratamento em camundongos C57BL/6J. ............................................ 50 Figura 14 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à insulina (ITT) realizados antes e após 17 dias de tratamento em camundongos C57BL/6J ............................................. 51 Figura 15 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à glicose (GTT) realizados antes e após 24 dias de tratamento em camundongos C57BL/6J ............................................. 52 Figura 16 – Curva glicêmica obtida a partir dos testes de tolerância à insulina (ITT) realizados antes e após 24 dias de tratamento em camundongos C57BL/6J. ............................................ 53 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Lista de Tabelas Tabela 1 – Massa dos órgãos de camundongos machos Swiss após sete dias de tratamento ... 32 Tabela 2 – Massa dos órgãos de camundongos Swiss após 14 dias de tratamento. ................. 33 Tabela 3 – Massa dos órgãos de camundongos Swiss após 21 dias de tratamento. ................. 34 Tabela 4 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss após sete dias de tratamento. .......................................................................................... 34 Tabela 5 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss após 14 dias de tratamento. ............................................................................................. 35 Tabela 6 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss após 21 dias de tratamento. ............................................................................................. 35 Tabela 7 – Mecanismos antioxidante hepático de camundongos Swiss após sete dias de tratamento. ................................................................................................................................ 36 Tabela 8 – Níveis de mediadores inflamatórios nos fígados de camundongos Swiss após sete dias de tratamento. .................................................................................................................... 36 Tabela 9 – Mecanismos antioxidante e mediador inflamatório hepático de camundongos Swiss após 14 dias de tratamento........................................................................................................ 37 Tabela 10 – Mecanismos antioxidante e indicador inflamatório hepático de camundongos Swiss após 21 dias de tratamento. ............................................................................................. 37 Tabela 11 – Níveis de mediadores inflamatórios nos hipotálamos de camundongos Swiss após sete dias de tratamento. ............................................................................................................. 38 Tabela 12 – Níveis de mediadores inflamatórios dos hipotálamos de camundongos Swiss após 14 dias de tratamento. ............................................................................................................... 38 Tabela 13 – Níveis de mediadores inflamatórios dos hipotálamos de camundongos Swiss após 21 dias de tratamento. ............................................................................................................... 38 Tabela 14 – Massa dos órgãos de camundongos C57BL/6J após dez dias de tratamento ....... 43 Tabela 15 – Parâmetros bioquímicos de camundongos C57BL/6J após dez dias de tratamento. ................................................................................................................................ 44 Tabela 16 – Índice de adiposidade e massa dos órgãos de camundongos C57BL/6J após 17 dias de tratamento. .................................................................................................................... 45 Tabela 17 – Parâmetros bioquímicos de camundongos C57BL/6J após 17 dias de tratamento. .................................................................................................................................................. 45 Tabela 18 – Índice de adiposidade de camundongos C57BL/6J após 24 dias de tratamento. . 46 Tabela 19 – Parâmetros bioquímicos de camundongos C57BL/6J após 24 dias de tratamento. .................................................................................................................................................. 47 Tabela 20 – Níveis de mediadores pró-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL6J após dez dias de tratamento. ............................................................. 54 Tabela 21 – Níveis de mediadores anti-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL6J após dez dias de tratamento. ............................................................. 54 Tabela 22 – Níveis de mediadores pró-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL/6J após 17 dias de tratamento. .............................................................. 55 Tabela 23 – Níveis de mediadores anti-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL/6J após 17 dias de tratamento. .............................................................. 55 Tabela 24 – Níveis de mediadores pró-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL/6J após 24 dias de tratamento. .............................................................. 56 Tabela 25 – Níveis de mediadores anti-inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos C57BL/6J após 24 dias de tratamento. .............................................................. 56 Tabela 26 – Mecanismos antioxidante e indicador inflamatório hepático de camundongos C57BL/6J após dez dias de tratamento..................................................................................... 57 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Tabela 27 – Mecanismos antioxidante e mediador inflamatório hepático de camundongos C57BL/6J após 17 dias de tratamento. ..................................................................................... 57 Tabela 28 – Mecanismos antioxidante e mediador inflamatório hepático de camundongos C57BL/6J após 24 dias de tratamento. ..................................................................................... 58 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Lista de Abreviaturas e Siglas ABCA1 – Transportador 1 de cassetes de ligação de ATP AGL – Ácidos graxos livres ALT – Alanina aminotransferase AP-1 – Proteína ativadora 1 ApoE – Apolipoproteína E AST – Aspartato aminotransferase AUC – Área sob a curva CAT – Catalase CEUA – Comissão de Ética para o uso de Animais CPPA – Centro de Pesquisa e Produção Animal DAMP – Padrões moleculares associados à danos DHGNA – Doença hepática gordurosa não alcoólica DP – Dieta Padrão DTNB - 5,5'-ditiobis-(ácido 2-nitrobenzóico) ERK 1/2- Quinase regulada por sinal extracelular 1/2 ERO – Espécie reativa de oxigênio FA – Fosfatase Alcalina GGT – Gama glutamiltransferase GSH – Glutationa GTT – Teste de tolerância à glicose HDL – Lipoproteína de alta densidade HFD – Dieta hiperlipídica IFN-γ – Interferon gama IKK – Quinase inibidora do NF-κB IL – Interleucina ILC2 – Célula linfoide inata do tipo 2 ITT – Teste de tolerância à insulina JNK – Quinase c-Jun N-terminal LDL – Lipoproteína de baixa densidade LPS – Lipopolissacarídeo LXR – Receptor X hepático M1 – Macrófago tipo 1 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA M2 – Macrófago tipo 2 MCP-1 – Proteína quimioatraentes de monócitos MDA – Malondialdeído NBT – Azul de nitrotetrazólio NF-κB – Fator Nuclear kappa B NLRP3 – Domínio de pirina da família de receptores NOD-like contendo 3 NK – Célula natural killer OMS – Organização Mundial da Saúde PRR – Receptores reconhecedores de padrão SOD – Superóxido dismutase TA – Tecido adiposo TAM – Tecido adiposo mesentérico TAV – Tecido adiposo visceral Th – Célula T helper TLR-2 – Receptor toll-like tipo 2 TLR-4 – Receptor toll-like tipo 4 TNF-a – Fator de necrose tumoral alfa Treg – Célula T reguladora Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA SUMÁRIO 1. Introdução .......................................................................................................................... 20 2. Objetivos ............................................................................................................................ 27 Capítulo 1 ................................................................................................................................. 28 3. Material e Métodos ............................................................................................................ 28 3.1. Animais ...................................................................................................................... 28 3.2. Indução da Obesidade, tratamentos e coleta de material ........................................... 28 3.3. Análise Histológica .................................................................................................... 29 3.4. Homogeneização de tecido ........................................................................................ 29 3.5. Quantificação de citocinas (Luminex) ....................................................................... 29 3.6. Estresse oxidativo e mecanismos antioxidante hepático ........................................... 30 3.6.1. Quantificação de malondialdeído (MDA) .............................................................. 30 3.6.2. Determinação da atividade da superóxido dismutase (SOD) ................................. 30 3.6.3. Quantificação de catalase (CAT) ........................................................................... 30 3.6.4. Determinação de Glutationa Reduzida (GSH) ....................................................... 30 3.7. Análise Estatística ...................................................................................................... 30 4. Resultados .......................................................................................................................... 31 4.1. Evolução de massa corporal e massa dos órgãos ....................................................... 31 4.2. Mediadores inflamatórios no tecido adiposo ............................................................. 34 4.3. Estresse oxidativo e mediadores inflamatórios hepáticos .......................................... 35 4.4. Mediadores inflamatórios hipotalâmicos ................................................................... 37 Capítulo 2 ................................................................................................................................. 39 5. Material e Métodos ............................................................................................................ 39 5.1. Animais ...................................................................................................................... 39 5.2. Indução da Obesidade, tratamentos e coleta de material ........................................... 39 5.3. Testes de tolerância à glicose (GTT) e à insulina (ITT) ............................................ 40 5.4. Homogeneização dos tecidos ..................................................................................... 41 5.5. Quantificação de citocinas (Luminex e ELISA) ........................................................ 41 5.6. Estresse oxidativo e mecanismos antioxidante hepático ........................................... 41 5.6.1. Quantificação de malondialdeído (MDA) .............................................................. 41 5.6.2. Determinação da atividade da superóxido dismutase (SOD) ................................. 41 5.6.3. Quantificação de catalase (CAT) ........................................................................... 41 5.6.4. Determinação de Glutationa Reduzida (GSH) ....................................................... 42 5.7. Análise Estatística ...................................................................................................... 42 6. Resultados .......................................................................................................................... 42 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA 6.1. Evolução de massa corporal, massa dos órgãos e parâmetros bioquímicos .............. 42 6.2. Perfil glicêmico .......................................................................................................... 48 6.3. Mediadores inflamatórios no tecido adiposo ............................................................. 54 6.4. Mecanismos antioxidante e mediador inflamatório hepático .................................... 56 Capítulo 3 ................................................................................................................................. 59 7. Discussão ........................................................................................................................... 59 8. Conclusões ......................................................................................................................... 65 9. Referências ......................................................................................................................... 66 Anexo 1 .................................................................................................................................... 74 Anexo 2 .................................................................................................................................... 75 20 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA 1. Introdução Segundo a Organização Mundial da Saúde a obesidade é um problema crescente de saúde. Definida como um acúmulo excessivo de gordura potencialmente deletério ao organismo, a obesidade atinge pessoas tanto em países desenvolvidos quanto em desenvolvimento, independentemente de faixa etária e grupos socioeconômicos1. Em 2016 estimou-se que 1,9 bilhões de adultos estavam com sobrepeso e 650 milhões estavam obesos no mundo inteiro, um aumento de 200% na prevalência da obesidade desde 19751. No Brasil a prevalência da obesidade vem aumentando continuamente há mais de uma década. Entre 2002 e 2019 um aumento de 137,5% e 108,3% na prevalência de obesidade de homens e mulheres, respectivamente, culminou em 25,9% da população adulta brasileira com algum grau de obesidade2. O acúmulo de gordura no organismo ocorre, essencialmente, a partir de um balanço energético positivo, isto é, quando a carga energética ingerida supera a energia gasta pelo indivíduo1. Isso pode acontecer por causa de fatores genéticos (obesidade monogênica ou sindrômica) quando danos ou mutações são responsáveis por desregular vias moduladoras energéticas afetando apetite, fome e saciedade, por exemplo3. Entretanto esses casos são raros na população e os quadros comumente desenvolvidos são multifatoriais, influenciados tanto por fatores genéticos, quanto por fatores ambientais3. Os fatores ambientais envolvidos no desenvolvimento da obesidade se tornaram mais presentes e cada vez mais influentes no dia a dia de grande parte da população global, estimulando a adoção de comportamentos obesogênicos4. É necessário entender que esses fatores ambientais são complexos e afetam uns aos outros; nas últimas décadas houve a valorização do trabalho intelectual, com baixo gasto energético, ao mesmo tempo que houve o aumento da disponibilidade e menor custo de alimentos com alta densidade calórica os tornaram opções mais convenientes para o consumo, resultando com isso em um contexto favorável a um estilo de vida que sustente um balanço energético positivo4. A análise feita sobre a Carga Global de Morbidade por Dai5 e colaboradores em 2017 demonstrou que as mortes atribuíveis a um alto índice de massa corporal mais que dobrou entre 1997 e 2017 somando cerca de 2,7 milhões de morte apenas em 2017. Ambas as formas de obesidade podem estar relacionadas com diferentes enfermidades tais como diabete tipo 2, doenças cardiovasculares, doença hepática gordurosa não alcoólica, doenças renais, desordens musculoesqueléticas, e alguns tipos de câncer1,5,6. 21 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA As comorbidades relacionadas à obesidade estão fortemente ligadas à inflamação do tecido adiposo7. A primeira evidência relacionando inflamação e obesidade ocorreu em 1964 quando D.O. Ogston e G.M. McAndrew8 observaram que pacientes obesos apresentavam altos níveis plasmáticos de fibrinogênio. Porém, os conceitos sobre o tecido adiposo (TA) só começaram a serem modificados três décadas mais tarde com a descoberta da leptina, um importante hormônio regulador de fome e saciedade, e o seu envolvimento na síntese de TNF-α por adipócitos9–11. Apesar de ser composto, principalmente, por células especializadas na deposição de lipídios, o tecido adiposo não se limita a armazenar energia passivamente. Além do acúmulo de gordura, os adipócitos também desempenham um papel regulador no metabolismo energético através da produção e secreção de mediadores como a leptina e adiponectina que atuam modulando o apetite e a sensibilidade à insulina, respectivamente12. Parte da regulação energética desempenhada pelo TA ocorre através de uma resposta imune13,14. Ao manter um hábito alimentício com excesso de nutrientes, o indivíduo causa ao organismo um estresse metabólico, contra o qual uma resposta inflamatória é desencadeada com o objetivo de restaurar a homeostasia energética15. Esses eventos levam à um desequilíbrio na síntese de adipocinas (hormônios, citocinas e quimiocinas) pró- e anti-inflamatórias, bem como um aumento de macrófagos, neutrófilos e células natural killers (NK), além de uma redução de células anti-inflamatórias no tecido adiposo visceral (TAV) 16,17. Em camundongos, foi demonstrado que o TAV apresenta um aumento no número de neutrófilos já nos primeiros dias de dieta hiperlipídica. Esses neutrófilos são responsáveis pelo remodelamento do TA18, porém, ainda não se conhece o fator que desencadeia o recrutamento dessas células. Em humanos, foi demonstrado que o aumento de lipídios na alimentação é capaz de elevar os níveis de proteína quimioatraente de monócitos (MCP)-1 e proteína c-reativa o que agrava, transitoriamente, a resposta inflamatória19. Outra possível explicação para a mobilização neutrofílica, são as alterações ocorridas no microambiente adiposo que aumenta o consumo de oxigênio do tecido, levando ao aumento da expressão de leptina e IL-6, possíveis responsáveis pelo recrutamento de neutrófilos para o tecido. Contudo, apesar do aumento inicial de neutrófilos no TA, a longo prazo essas células representam uma pequena parte da população leucocitária no tecido20. Diferentemente dos neutrófilos, as células NK e os macrófagos aumentam de maneira mais lenta quando submetido a dieta hipercalórica. As células NK se originam, principalmente, da proliferação de células residentes do TA enquanto os macrófagos parecem ter um recrutamento 22 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA mais complexo. Alguns estudos demonstram que a proliferação local é a principal fonte macrofágica, enquanto outros mostram a importância de fatores quimioatraentes no recrutamento dos macrófagos e, portanto, a relevância do fluxo periférico dessas células para o TA21,22. O número elevado de células imunes é uma característica relevante do TA inflamado, elas podem assumir dois estados de ativação, o tipo 1 no qual as células assumem um perfil pró- inflamatório ou, em contraste, o tipo 2 no qual as células adotam funções anti-inflamatórias23. Durante a homeostasia metabólica as principais células imunes presentes são macrófagos M2, linfócitos T helper (Th)2 CD4+, T reguladores (Treg), NK, eosinófilos e células linfoides inatas do tipo 2 (ILC2s). A citocina IL-33, produzida constitutivamente por células epiteliais e endoteliais, age regulando a produção de citocinas anti-inflamatórias e tem como alvo, principalmente, as células Treg, ILC2s e eosinófilos. As células ILC2s produzem IL-5 e IL-13 que atuam em eosinófilos e adipócitos, respectivamente. Os eosinófilos e, secundariamente, células NK, produzem IL-4 que age nos macrófagos M2, fonte de IL-10 uma potente mediadora anti-inflamatória. A IL-10 produzida pelas células Treg e macrófagos M2 em conjunto com a adiponectina proveniente dos adipócitos mantém um ambiente anti-inflamatório com capacidade de reparo, remodelação e preservação da sensibilidade à insulina do TA (Figura 1)17,23,24. Figura 1 – Células presentes no tecido adiposo em homeostasia. A IL-33 atua mantendo as principais células imunes anti-inflamatórias presentes no tecido adiposo durante a homeostasia energética. Os eosinófilos, células 23 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA linfoides inatas do tipo 2 (ILC2) e células natural killer (NK) estimulam adipócitos e macrófagos tipo 2 (M2) que, em conjunto com as células T reguladoras (Treg), secretam adipocinas para manutenção metabólica. Porém, a ingestão excessiva de calorias provoca uma mudança no TA e nas células presentes nele causando estresses metabólicos intra e extracelular, como o estresse de retículo endoplasmático, estresse oxidativo, hipóxia e a morte de adipócitos na presença de ácidos graxos livres (AGL) e aumento de lipopolissacarídeo (LPS) no organismo, tornando o ambiente anti-inflamatório do TA em pró-inflamatório 6,23. Como resultado, ocorre a ativação das vias da quinase c-Jun N-terminal (JNK), quinase inibidora do NF-κB (IKK), quinase regulada por sinal extracelular 1/2 (ERK1/2) e proteína quinase ativada por mitógeno p38 (p38), importantes transdutores de sinais inflamatórios, que ativam a expressão de citocinas e quimiocinas pró- inflamatórias através da atividade dos fatores de transcrição NF-KB e proteína ativadora 1 (AP- 1)25,26. Com o desenvolvimento e manutenção da obesidade, as células no TA assumem o perfil do tipo 1 e o número de macrófagos M1 aumenta, especialmente, em relação aos macrófagos M2. Com grande parte das células adotando funções pró-inflamatórias, citocinas e AGL induzem a produção de reguladores como TNF-α e IL-1β que atuam na manutenção tecidual e sua adaptação às demandas metabólicas associadas ao excesso de nutR.ntes acarretando o desenvolvimento da resistência à insulina e das doenças metabólicas associadas6,16. Apesar de já se conhecer muitos dos mediadores e células envolvidas na inflamação metabólica, ainda não se sabe ao certo quais os fatores que desencadeiam tais eventos. Algumas hipóteses foram propostas para tentar explicar como essa resposta se inicia. Lipídeos endógenos ou provenientes da dieta são capazes de se ligar e ativar receptores reconhecedores de padrão (PRR) como os receptores toll-like (TLR) 4 e 2 que promovem produção e secreção de quimiocinas e citocinas como a MCP-1, IL-1β e IL-1827–29. Entretanto, a capacidade dos AGL de iniciar a resposta inflamatória vem sendo questionada, uma vez que estudos in vitro demonstraram que os AGLs só são capazes de induzir a liberação de citocinas pró-inflamatórias após os macrófagos adotarem o fenótipo M1 ao serem estimulados com LPS ou IFN-γ, esse fato levantou a hipótese de que toxinas provenientes de bactérias presentes no intestino seriam os iniciadores da inflamação metabólica 30. Na obesidade os níveis de LPS circulantes estão elevados devido ao aumento da permeabilidade intestinal. Esse antígeno derivado de bactérias gram-negativas, ativa TLR-4 que inicia ou agrava a cascata inflamatória principalmente no tecido adiposo mesentérico (TAM) 31,32 ao ativar o inflamassoma NLRP3, esse complexo proteico é ativado por diversos sinais 24 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA inflamatórios e promove a produção e liberação de IL-1β que estimula a diferenciação de monócitos recrutados para o TA no qual se diferenciarão em macrófagos M133. Existem fatores locais importantes na indução dos macrófagos para o tipo 1 como a produção de interferon (IFN)-γ. A expansão do TA gera estresse bioquímico e mecânico nos adipócitos o que estimula a produção de IFN-γ por células imunes locais. As ILC2s se tornam menos sensíveis à ação da IL-33. Ao mesmo tempo, fatores sistêmicos como LPS, atuam de forma a induzir as células imunes a adotar o fenótipo tipo 1, tornando-as sensíveis à estímulos pró-inflamatórios como leucotR.nos, AGL e padrões moleculares associados a danos (DAMP) provenientes de adipócitos necróticos, envoltos por macrófagos, formando estruturas crown- like. Os macrófagos, então, passam a produzir mais citocinas pro-inflamatórias, como TNF-α, IL-1β e IL-6, resultando no recrutamento de mais células pro-inflamatórias incluindo células CD4+, CD8+ e linfócitos B amplificando a resposta imunológica (Figura 2)17. Figura 2 – Indução e manutenção do estado inflamatório durante a obesidade. Ácidos graxos livres, lipopolissacarídeos, fatores provenientes de adipócitos necróticos, hipóxia, estresse oxidativo e do retículo endoplasmático ativam o perfil pró-inflamatório de adipócitos e macrófagos que passa a produzir TNF-α, IL-1β e IL-6 que atuam sistemicamente. Células T CD8+ e T helper 1 (Th1) produzem interferon-γ, responsável pela manutenção das células em seus perfis pró-inflamatório. A resposta inflamatória tem um papel protetor no organismo, pois ela é iniciada quando a homeostase é prejudicada por infecções, danos ou estresse tecidual. Sua função é defender e restaurar as funções fisiológicas do corpo quando os mecanismos homeostáticos são insuficientes. Na obesidade os mediadores inflamatórios têm como objetivo adaptar o organismo à sua situação metabólica, porém essa flexibilidade adaptativa confere ao organismo uma maior suscetibilidade a doenças34. 25 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA O número de células e mediadores anti-inflamatórios diminuem drasticamente com o estabelecimento da obesidade. Esses mediadores imunológicos estão associados às vias que regulam a termogênese e a sensibilidade à insulina35,36. Portanto, é possível considerar a estimulação da imunidade tipo 2 como outro caminho possível na terapêutica da inflamação metabólica6. A inflamação gerada pela obesidade provoca uma resistência à insulina no organismo, essa resistência desregula o controle da lipólise que ocorre no TA resultando no aumento de AGL circulantes. O fígado, então, sequestra os AGL circulantes para serem usados na lipogênese, tem a gliconeogênese inibida e, nessas condições, a lipogênese de novo promove um acúmulo hepático de lipídeos37. O acúmulo de gordura no fígado, causa uma disfunção do ambiente intracelular, levando a desregulação de organelas, danos e até morte celular dos hepatócitos38. Essa lipotoxicidade está relacionada ao aumento do estresse oxidativo, produtos de peroxidação lipídica, como o malondialdeído (MDA), e espécies reativas de oxigênio (ERO), associada à inflamação o acúmulo de gordura pode progredir de uma simples esteatose até uma esteato-hepatite não alcoólica, causando sérios prejuízos metabólicos ao organismo39. Uma importante linha de defesa dos hepatócitos contra as lesões causadas pelo acúmulo de lipídeos são as enzimas antioxidantes que incluem a superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa reduzida (GSH). Evidências apontam para um desequilíbrio desse mecanismo de defesa hepático com a diminuição das atividades dessas enzimas40. Considerando o importante papel do desbalanço redox no comprometimento da função hepática, compostos antioxidantes ou que estimulem o sistema de defesa contra EROs podem ter efeito benéfico contra a progressão do acúmulo de ácidos graxos no fígado, minimizando os danos no órgão e, consequentemente os efeitos deletérios no metabolismo sistêmico40. Encontrar um tratamento adequado à obesidade e seus desdobramentos têm se mostrado um grande desafio, porém a relação entre obesidade, inflamação e suas complicações naturalmente tornam a inflamação e seus mediadores alvos terapêuticos promissores16. Entretanto, testes clínicos com agentes anti-inflamatórios têm sido insatisfatórios para o tratamento da obesidade6. Anticorpos que neutralizam TNF-α já se provaram eficazes no tratamento de doenças como artrite reumatoide, incluindo melhora no metabolismo de glicose em alguns pacientes, porém os resultados observados em pacientes com diabetes tipo 2 não são eficientes, apesar de apresentar efeitos benéficos em camundongos. Em humanos, o anticorpo anti-TNF não melhorou o metabolismo de glicose nos pacientes diabéticos41–44. Os antagonistas de IL-1β 26 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA geram uma resposta metabólica positiva nos pacientes com diabetes tipo 2, porém esse efeito parece ser mediado pelo pâncreas e não pelo TA45. O agente terapêutico mais promissor, até o momento, é o salicilato, que tem a capacidade de diminuir os níveis glicêmicos de pacientes, além de seu efeito anti-inflamatório. Contudo, esse efeito metabólico se dá através de mecanismos independentes da inflamação46–48. A busca por terapias contra a inflamação metabólica não vem atendendo às expectativas. Os agentes terapêuticos pesquisados têm mostrado efeitos insatisfatórios ou insuficientes para um tratamento efetivo, a grande limitação da terapêutica anti-inflamatória é a intervenção de apenas um mediador ou via inflamatória. Essa abordagem pontual não produz efeitos satisfatórios no contexto geral da inflamação metabólica6, portanto é necessário procurar novas alternativas que possam agir de forma eficiente nessa condição. Os produtos naturais, principalmente os de origem vegetal, são desde a antiguidade uma importante fonte de ativos terapêuticos. As plantas são uma fonte importante de biomoléculas ativas, muitas das quais são utilizadas para a síntese de muitos fármacos, podendo contribuir para o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas49,50. Diversos compostos importantes para a medicina moderna surgiram de estudos etnobotânicos ou etnofarmacológicos. Produtos naturais e seus derivados ocupam um lugar de destaque na pesquisa de desenvolvimento de fármacos para o tratamento de doenças humanas, no qual mais de 65% dos novos fármacos aprovados entre 1981 e 2014 tem como origem, direta ou indireta, os produtos naturais51. Os terpenos são compostos que integram uma classe diversificada de substâncias naturais. Contendo mais de 25.000 compostos já bem definidos. Essas substâncias podem ter cadeias cíclicas ou acíclicas e são classificadas em monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, triterpenos, tetraterpenos e politerpenos de acordo com o número de isoprenos presentes em suas moléculas. Essa riqueza estrutural confere aos terpenos uma variedade de funções, especialmente os monoterpenos por apresentarem propR.dades antibacteriana, antiagregatória, antioxidante, antidiabética, anti-inflamatória, entre inúmeras outras52. O citral é um monoterpeno acíclico amplamente encontrado em espécies vegetais da família Lamiaceae que inclui espécies como manjericão, hortelã, sálvia e erva-cidreira. Além disso, ele é o composto majoritário do óleo essencial de Capim-limão (Cymbopogon citratus), espécie muito utilizada na medicina popular52. Diversos estudos já comprovaram a eficácia do óleo essencial de C. citratus e do citral como antipirético, antinociceptivo, anti-inflamatório, antiadipogênico e antioxidante. Estudos in vitro 27 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA demonstraram que o citral é capaz de diminuir a produção de NO e inibir a ativação do NF-κB em macrófagos53, inibir a expressão de ciclooxigenase-254 além de diminuir a produção das citocinas pró-inflamatórias IL-1β e IL-6 em macrófagos55. Em ensaios in vivo já foi descrito o efeito antilipêmico do óleo essencial de C. citratus56, além da ação antiadipogênica57 e antioxidante58 do citral em ratos. A capacidade de um tratamento crônico com o citral em reduzir o ganho de peso em roedores pode representar uma opção terapêutica no combate a instalação da obesidade e inibir o desenvolvimento da inflamação metabólica. Considerando os dados presentes na literatura e formulamos a hipótese de que o citral, atuaria de maneira multialvo contra a inflamação metabólica, inibindo a produção de mediadores pró-inflamatório e estimulando mediadores anti-inflamatórios e, consequentemente minimizaria o desenvolvimento das comorbidades relacionadas à inflamação associada à obesidade. 2. Objetivos O objetivo geral deste estudo foi avaliar o efeito curativo do citral no processo inflamatório relacionado à obesidade induzida por dieta hiperlipídica em camundongos. Os objetivos específicos são: 1. Induzir obesidade em camundongos com dieta hiperlipídica 2. Avaliar o efeito do citral sobre parâmetros bioquímicos sistêmicos dos animais obesos. 3. Avaliar o efeito do citral nos mediadores pró e anti-inflamatórios envolvidos na inflamação metabólica no tecido adiposo. 4. Avaliar o efeito do citral nos mediadores pró-inflamatórios hipotalâmicos dos animais obesos. 5. Investigar o efeito do citral no desbalanço redox hepático decorrente da obesidade. A seguir a monografia será dividida em três capítulos. O Capítulo 1 se refere à metodologia e resultados obtidos com camundongos da linhagem Swiss. O segundo capítulo por sua vez inclui material e métodos e os resultados obtidos com animais C57BL/6J. Finalizando, o Capítulo 3 compreende a discussão, que engloba os dois capítulos anteriores. 28 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Capítulo 1 Considerações Iniciais Escolhemos empregar a linhagem Swiss, pois ela não apresenta uma alta propensão à obesidade e consideramos essa característica interessante pois se aproximaria mais à população humana nesse quisto, quando comparadas a outras linhagens. Nosso objetivo inicial foi induzir obesidade nos camundongos com dieta hiperlipídica, avaliar o sucesso da indução pelo acúmulo de gordura no organismo desses animais para então testarmos a hipótese de que o citral apresentaria seus efeitos anti-inflamatórios nos animais obesos, através da avaliação de parâmetros bioquímicos sistêmicos, de mediadores pró e anti- inflamatórios no tecido adiposo e hipotalâmico, além de investigar o efeito do citral no desbalanço redox hepático decorrente da obesidade. 3. Material e Métodos 3.1. Animais Camundongos Swiss machos (cinco semanas de idade) provenientes do Centro de Pesquisa e Produção de Animais (CPPA), UNESP-Botucatu foram utilizados. Os animais foram mantidos em caixas de fundo sólido forradas com maravalha no biotério de camundongos do Departamento de Ciências Químicas e Biológicas (setor de Microbiologia e Imunologia) do Instituto de Biociências, UNESP-Botucatu, sob temperatura controlada (22 ± 2 °C) e ciclo claro-escuro de 12 horas e com acesso à alimentação e água ad libitum. Todos os protocolos experimentais deste projeto foram previamente submetidos, analisados e aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) do Instituto de Biociências, UNESP – Câmpus de Botucatu sob o protocolo n° 1115 (Anexo 1), estando de acordo com a legislação vigente (Lei 11.794/2008 e Decreto 6.899/2009). 3.2. Indução da Obesidade, tratamentos e coleta de material Os camundongos foram divididos em grupos que receberam, diariamente, dieta padrão (DP) como controle (Presence Nutrição Animal, Paulínia, SP) com 15% de calorias provenientes de lipídeos ou dieta hiperlipídica denominado de HFD (PragSoluções Biociências, Jaú, SP) com 60% de calorias provenientes de lipídeos por 84 dias59. 29 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Figura 3 – Linha do tempo dos períodos de indução de obesidade e tratamento curativo dos animais nos diferentes experimentos. A – Tratamento curativo por sete dias; B – Tratamento curativo por 14 dias; C – Tratamento curativo por 21 dias. Após a indução da obesidade os animais receberam tratamento oral de citral (grau de pureza ≥ 96%; Sigma, St.Louis , MO, EUA) 25, 100 ou 300 mg/kg60, por sete, 14 ou 21 dias consecutivos para determinação da menor dose efetiva e padronização do período de tratamento (Figura 3). Para coleta de tecidos os animais foram submetidos a jejum por seis horas. O sangue foi coletado através rompimento dos vasos sanguíneos cervicais, centrifugado a 3000 RPM por 15 minutos a 25 °C, o soro foi armazenado a -80 °C. O fígado, hipotálamo e estoques de TA (abdominal, retroperitoneal e epididimal) foram retirados e pesados. As amostras foram armazenadas a -80 °C até sua utilização. 3.3. Análise Histológica Parte do tecido hepático foi fixado em solução de formalina 10% por 24 horas em temperatura ambiente e armazenado em etanol 70% até sua inclusão em blocos de parafina. Cortes de 5 μm de espessura foram realizados e as lâminas coradas com Hematoxilina-Eosina para análise de depósitos de lipídio nos hepatócitos. 3.4. Homogeneização de tecido Amostras de TA foram homogeneizadas em tampão de solubilização contendo Tris 100 mM (pH 7.4), Triton X-100 1%, NaCl150 mM, aprotinina 0,1 mg, 35 mg PMSF/mL, Na3VO4 10 mM, NaF 100 mM, Na4P2O7 10 mM e EDTA 4 mM, centrifugados a 15000 RPM a 4 °C por 45 minutos. Os sobrenadantes foram coletados e armazenados a -80 °C até utilização. 3.5. Quantificação de citocinas (Luminex) 30 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA As citocinas IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ, MCP-1 foram quantificadas com o kit Luminex mouse magnetic Assay (5-Plex) LXSAMSM-05 (R&D Systems, MN, EUA) de acordo com as instruções fornecidas pelo fabricante. 3.6. Estresse oxidativo e mecanismos antioxidante hepático 3.6.1. Quantificação de malondialdeído (MDA) A peroxidação lipídica foi determinada pelo método de Ohkawa et al. (1979)61, medindo- se a reação de substâncias do ácido tiobarbitúrico com amostras de tecido hepático. A reação colorimétrica foi feita em tubos de ensaio onde foram adicionados 400 µL de água destilada, 200 µL de lauril 8.1%, 1500 µL de ácido acético 20% pH 3.5 e 1500 µL de ácido tiobarbitúrico (TBA) 0,8% diluído em ácido acético 20% e 400µL de amostra. A concentração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico foi medida a 532 nm, e os resultados expressos em nmols de MDA/g de tecido. 3.6.2. Determinação da atividade da superóxido dismutase (SOD) As amostras de tecido hepático foram diluídas em tampão fosfato, na proporção 1:20. Em 100 µL do homogenato foram adicionados 150 µL da solução de hipoxantina (0,1mM), xantina oxidase (0,07U) e azul de nitrotetrazólio (NBT – 0,6mM). A determinação da absorbância foi feita em espectrofotômetro a 560 nm. Os resultados foram expressos como unidade de SOD/g de tecido62. 3.6.3. Quantificação de catalase (CAT) Foram adicionados aos homogenatos de amostras hepáticas uma solução de H2O2 (0,01 mol em tampão fosfato salino, PBS, 0,05 mol a pH 7). A determinação da absorbância foi feita em espectrofotômetro a 540 nm. Os resultados foram expressos em unidade de catalase/minuto x g tecido63. 3.6.4. Determinação de Glutationa Reduzida (GSH) O conteúdo de glutationa reduzida foi determinado utilizando-se 5,5'-ditiobis-(ácido 2- nitrobenzóico) (DTNB). A reação enzimática foi constituída de 20 µl da amostra, 140 μl de NADPH, 5 μl de PBS e 20 μl DTNB. A absorbância foi determinada em 412 nm utilizando-se um espectrofotômetro. Os resultados foram expressos como nmol/g de tecido64. 3.7. Análise Estatística Os dados obtidos foram submetidos inicialmente ao teste de D’agostino-Pearson para determinação de normalidade. Dados foram submetidos ao teste t de Student não pareado para comparação entre dois grupos e ANOVA de uma via, para comparação entre três grupos ou 31 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA mais, seguida do teste de Dunnett ou Tukey ou ANOVA de duas vias seguida do teste de Bonferroni. O valor mínimo de significância estatística considerado será de P < 0,05. 4. Resultados 4.1. Evolução de massa corporal e massa dos órgãos Para iniciarmos a indução de obesidade os camundongos foram separados de acordo com o tipo de dieta que receberiam e sem que os grupos apresentassem diferença estatística entre a massa corporal média. Um grupo recebeu a dieta hiperlipídica (HFD) e o outro a dieta padrão (DP) como controle. Após 84 dias os animais alimentados com HFD foram separados aleatoriamente de acordo com os tratamentos que receberiam (citral 25, 100, 300 mg/kg e tween 80 1%, 10 mL/kg). Embora, os animais alimentados com DP e HFD não tenham apresentado diferença estatística no peso corporal total (Figura 4A) após 84 dias de indução, foi possível constatar um aumento no tecido adiposo (TA) retroperitoneal nos grupos Obesos Tween, Citral 100 e Citral 300 em comparação ao grupo Magros Tween (Tabela 1), além disso o índice de adiposidade confirma o aumento de gordura nos animais alimentados com HFD em relação ao grupo alimentado com DP (Figura 4B), apesar de nenhum grupo alimentado com HFD apresentar aumento do TA epididimal em relação ao grupo Magros Tween. Figura 4 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de sete dias (A) e índice de adiposidade (B) de camundongos Swiss (n=9-10) alimentados com dieta padrão (DP) e dieta hiperlipídica (HFD). A indução de obesidade do grupo HFD começou após um período de sete dias de aclimatação (dia 0, seta). Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de duas vias, seguida do teste de Bonferroni. Teste t de Student. *p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001 e ****p < 0,0001. 32 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Após os sete dias de tratamentos, além do tecido adiposo, fígado, coração, baço e rins foram coletados e pesados. Os fígados dos animais tratados com citral 25 mg/kg apresentaram um aumento em sua massa em comparação ao grupo Magros Tween (Tabela 1). Em contraste, os rins de todos os animais alimentados com HFD apresentaram massa menor que os rins do grupo Magros Tween (Tabela 1). Tabela 1 – Massa dos órgãos de camundongos machos Swiss (n=9-10) após sete dias de tratamento DP HFD (mg) Magros Tween Obesos Tween Citral 25 Citral 100 Citral 300 TA Epi. 965,8 ± 199,8 1145 ± 144,0 946,1 ± 95,32 1362 ± 73,53 1336 ± 149,8 TA Ret. 396,2 ± 65,53 713,0 ± 86,38a 634,5 ± 66,01 736,2 ± 52,15b 752,6 ± 69,80b TA Ab. 426,5 ± 67,72 1124 ± 88,68d 1058 ± 77,74c 1073 ± 121,9d 1220 ± 80,03d Fígado 2089 ± 138,5 2547 ± 191,5 2756 ± 189,3a 2535 ± 158,5 2662 ± 177,8 Coração 235,4 ± 16,19 206,5 ± 8,69 205,3 ± 8,77 210,4 ± 8,24 195,1 ± 6,39ª Baço 164,7 ± 25,89 145,8 ± 12,26 143,6 ± 11,26 132,4 ± 9,29 125,0 ± 8,27 Rins 404,4 ± 13,78 299,0 ± 13,83d 297,3 ± 10,94d 311,8 ± 14,58c 311,2 ± 16,66c Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 25, 100 e 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. A = p < 0,05; b = p < 0,01; c = p < 0,001 e d = p < 0,0001 (comparação ao grupo Magros Tween). TA: tecido adiposo; Epi.: epididimal; Ret.: retroperitoneal; Ab.: abdominal. Após 14 dias de tratamento os animais alimentados com HFD apresentaram um ganho de massa corporal maior que os animais alimentados com DP (Figura 5A), além de um maior índice de adiposidade (Figura 5B) -7 0 4 7 11141821252832353942464953566063677074778184 25 30 35 40 45 50 55 60 Dias de Indução * Figura 5 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 14 dias (A) e índice de adiposidade (B) de camundongos Swiss (n=9-10) alimentados com dieta padrão (DP) e dieta hiperlipídica (HFD). A indução de obesidade do grupo HFD começou após um período de sete dias de aclimatação (dia 0, seta). Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de duas vias, seguida do teste de Bonferroni. Teste t de Student. *p<0,05. 33 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Após 14 dias de tratamento também foi possível constatar o aumento de TA retroperitoneal dos animais alimentados com HFD em comparação ao grupo Magros Tween (Tabela 2). Nenhuma outra alteração foi observada no peso dos órgãos dos animais em comparação ao grupo Magros Tween (Tabela 2). Tabela 2 – Massa dos órgãos de camundongos Swiss (n=9-10) após 14 dias de tratamento. DP HFD (mg) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TA Epididimal 1112 ± 139,2 1708 ± 206,3a 1594 ± 178,4 TA Retroperitoneal 450,0 ± 75,53 1250 ± 151,2c 1146 ± 175,8b TA Abdominal 854,5 ± 83,45 1232 ± 196,2 1342 ± 151,4 Fígado 2389 ± 176,4 2723 ± 220,8 2810 ± 194,8 Coração 239,0 ± 9,730 270,5 ± 17,69 236,6 ± 10,77 Baço 171,2 ± 14,06 153,6 ± 7,972 187,5 ± 47,34 Rins 368,8 ± 9,726 332,5 ± 18,18 325,2 ± 29,66 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. a=p<0,05; b=p<0,01; c=p<0,001 (comparação ao grupo Magros Tween). TA: tecido adiposo. A oferta de HFD anterior aos tratamentos com a duração de 21 dias aumentou significativamente a massa corporal dos animais alimentados com ela em relação ao grupo controle (Figura 6A). Adicionalmente, todos os depósitos de TA dos animais alimentados com HFD apresentaram grande acúmulo ao fim do experimento em relação aos animais alimentados com DP (Tabela 3). Esse acúmulo é evidenciado pelo índice de adiposidade elevado dos animais HFD em relação ao grupo controle (Figura 6B). Figura 6 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de 21 dias (A) e índice de adiposidade (B) de camundongos Swiss (n=9) alimentados com dieta padrão (DP) e dieta hiperlipídica (HFD). A indução de obesidade do grupo HFD começou após um período de sete dias de aclimatação (dia 0, seta). Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de duas vias, seguida do teste de Bonferroni. Teste t de Student. **p < 0,01 e ****p < 0,0001. 34 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Após os tratamentos de 21 dias, apenas os rins e os fígados do grupo tratado com veículo apresentaram menor massa em relação ao grupo controle. Nenhuma outra alteração foi detectada na massa dos órgãos coletados (Tabela 3). Tabela 3 – Massa dos órgãos de camundongos Swiss (n=9) após 21 dias de tratamento. DP HFD (mg) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TA Epididimal 639,7 ± 84,23 1731 ± 185,7d 1473 ± 209,7b TA Retroperitoneal 205,1 ± 39,21 1324 ± 244,3d 1563 ± 223,0d TA Abdominal 670,8 ± 61,74 1525 ± 293,4b 2035 ± 152,5d Fígado 2330 ± 68,79 3101 ± 317,9b 2734 ± 126,6 Coração 256,5 ± 7,903 238,9 ± 17,27 248,7 ± 10,15 Baço 180,0 ± 15,35 172,5 ± 9,297 164,7 ± 10,98 Rins 376,6 ± 9,665 309,0 ± 27,26a 322,9 ± 12,01 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. a=p<0,05; b=p<0,01; c=p<0,001 e d=p<0,0001 (comparação ao grupo Magros Tween). TA: tecido adiposo. 4.2. Mediadores inflamatórios no tecido adiposo A quantificação de mediadores pró-inflamatórios do TA epididimal dos camundongos revelou que não houve variação estatisticamente significativa nos níveis de TNF-α, IFN-γ, IL- 1β e MCP-1. Contudo houve um aumento nos níveis de IL-6 do grupo tratado com citral 300 mg/kg quando comparado ao grupo Magros Tween e ao grupo Obesos Tween (Tabela 4). Tabela 4 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss (n=7) após sete dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 25 Citral 100 Citral 300 TNF-α 0,337 ± 0,092 0,185 ± 0,035 0,162 ± 0,015 0,187 ± 0,026 0,218 ± 0,033 IFN-γ 0,361 ± 0,010 0,383 ± 0,033 0,356 ± 0,007 0,365 ± 0,012 0,374 ± 0,010 IL-1β 13,23 ± 2,793 9,650 ± 0,807 8,925 ± 0,209 9,237 ± 0,406 10,69 ± 0,890 IL-6 0,849 ± 0,068 0,803 ± 0,092 0,613 ± 0,046 0,689 ± 0,071 2,001 ± 0,304d,h MCP-1 12,75 ± 0,652 14,06 ± 1,008 14,08 ± 0,601 13,69 ± 0,468 15,46 ± 1,915 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 25, 100 e 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. d = p < 0,0001 (comparação ao grupo Magros Tween). h = p < 0,0001 (comparação ao grupo Obesos Tween). TNF: fator de necrose tumoral; IFN: interferon; IL: interleucina; MCP: proteína quimiotática de monócitos. Após 14 dias de tratamento pudemos observar a diminuição dos níveis de IFN-γ, IL-6 e IL- 1β nos animais tratados com citral (300 mg/kg) quando comparados ao grupo Magros Tween 35 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA (Tabela 5). A diminuição da IL-1β também ocorreu nos animais Obesos Tween em relação ao mesmo grupo (Tabela 5). Tabela 5 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss (n=7) após 14 dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TNF-α 10,17 ± 0,253 10,18 ± 0,552 9,339 ± 0,2404 IFN-γ 33,63 ± 0,671 32,16 ± 0,481 31,04 ± 0,681a IL-1β 866,6 ± 15,38 756,8 ± 21,30b 718,6 ± 29,41c IL-6 128,6 ± 21,09 80,74 ± 13,79 52,98 ± 3,805b MCP-1 1077 ± 13,91 1066 ± 15,24 1098 ± 16,40 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. a = p < 0,05; b = p < 0,01; c = p < 0,001. (comparação ao grupo Magros Controle). TNF: fator de necrose tumoral; IFN: interferon; IL: interleucina; MCP: proteína quimiotática de monócitos. A quantificação de mediadores pró-inflamatórios no TA epididimal de animais tratados por 21 dias revelou uma diminuição nos níveis de IL-1β e um aumento de MCP-1 nos grupos Citral 300 e Obesos Tween em comparação aos Magros Tween (Tabela 6). Tabela 6 – Níveis de mediadores inflamatórios do tecido adiposo epididimal de camundongos Swiss (n=7) após 21 dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TNF-α 12,37 ± 0,754 11,10 ± 0,936 10,66 ± 0,396 IFN-γ 34,74 ± 0,465 33,14 ± 0,858 34,0 ± 1,413 IL-1β 1068 ± 38,0 779,2 ± 42,23b 846,0 ± 65,66a IL-6 139,6 ± 14,91 80,55 ± 9,247 102,0 ± 27,71 MCP-1 1034 ± 10,77 1086 ± 12,57b 1098 ± 0b Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. a = p < 0,05; b = < 0,01 (comparação ao grupo Magros Tween). TNF: fator de necrose tumoral; IFN: interferon; IL: interleucina; MCP: proteína quimiotática de monócitos. 4.3. Estresse oxidativo e mediadores inflamatórios hepáticos Os níveis hepáticos de malondialdeído (MDA), indicador de peroxidação lipídica, em todos os grupos alimentados com HFD estavam baixos em comparação ao grupo Magros Tween (Tabela 7). Os mecanismos antioxidante mostraram uma elevação dos níveis de catalase (CAT) e glutationa (GSH) em relação ao grupo veículo (Tabela 7). Os níveis de superóxido dismutase 36 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA (SOD) do grupo tween estão elevados quando comparados com o grupo Magros Tween e os grupos tratados com citral (25, 100 e 300 mg/kg). Tabela 7 – Mecanismos antioxidante hepático de camundongos Swiss (n=7) após sete dias de tratamento. DP HFD Magros Tween Obesos Tween Citral 25 Citral 100 Citral 300 MDA (nmol/g de tecido) 0,111 ± 0,005 0,071 ± 0,004d 0,066 ± 0,002d 0,078 ± 0,005d 0,075 ± 0,004d GSH (nmol/g de tecido) 94,04 ± 10,38 72,51 ± 3,333 74,58 ± 5,479 67,08 ± 4,109 131,3 ± 34,99e CAT (U/g de tecido) 20,19 ± 2,80 10,42 ± 0,923 12,93 ± 0,948 10,53 ± 1,043 26,34 ± 7,827f SOD (U/g de tecido) 23,64 ± 1,565 47,86 ± 9,734b 21,22 ± 1,262f 24,43 ± 1,694e 27,0 ± 4,121e Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 25, 100 e 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. b = p < 0,01 e d = p < 0,0001 (comparação ao grupo Magros Tween). e = p < 0,05 e f = p < 0,01 (comparação ao grupo Obesos Tween). MDA: malondialdeído; GSH: glutationa; CAT: catalase; SOD: superóxido dismutase. Não encontramos nenhuma variação significativa nos níveis de mieloperoxidase (MPO) hepática bem como nas citocinas pró-inflamatórias TNF-α, IL-6 e IL-1β (Tabela 8). Tabela 8 – Níveis de mediadores inflamatórios nos fígados de camundongos Swiss (n=7) após sete dias de tratamento. DP HFD Magros Tween Obesos Tween Citral 25 Citral 100 Citral 300 MPO (U/g de tecido) 13,51 ± 0,504 14,23 ± 1,167 12,18 ± 0,824 14,81 ± 1,765 15,53 ± 1744 TNF-α (pg/g de tecido) 64,40 ± 2,061 61,94 ± 0,933 63,71 ± 1,468 61,79 ± 1,598 62,06 ± 1,861 IL-1β (pg/g de tecido) 528,8 ± 14,01 486,5 ± 12,83 494,5 ± 17,34 524,4 ± 24,82 524,4 ± 18,33 IL-6 (pg/g de tecido) 16893 ± 5324 20677 ± 5087 13570 ± 3840 7386 ± 1644 9869 ± 2026 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 25, 100 e 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via. IL: interleucina. Nenhum parâmetro hepático quantificado após 14 dias de tratamento apresentou variação significativa (Tabela 9). 37 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Tabela 9 – Mecanismos antioxidante e mediador inflamatório hepático de camundongos Swiss (n=7) após 14 dias de tratamento. DP HFD Magros Tween Obesos Tween Citral 300 MDA (nmol/g de tecido) 0,080 ± 0,006 0,076 ± 0,008 0,083 ± 0,011 GSH (nmol/g de tecido) 22,88 ± 3,277 27,67 ± 2,490 28,88 ± 2,358 CAT (U/g de tecido) 15,51 ± 0,630 12,64 ± 0,415 16,56 ± 2,082 SOD (U/g de tecido) 14,16 ± 1,032 13,51 ± 1,079 12,93 ± 1,125 MPO (U/g de tecido) 5,198 ± 0,251 3,922 ± 0,744 3,908 ± 0,476 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via. MDA: malondialdeído; GSH: glutationa; CAT: catalase; SOD: superóxido dismutase; MPO: mieloperoxidase. Ao avaliarmos os parâmetros de estresse oxidativo no fígado dos animais tratados por 21 dias encontramos uma elevação nos níveis de SOD em animais obesos tratados com veículo (tween 80 1%) em relação ao grupo Magros Tween e um aumento no indicador de infiltração leucocitária no grupo Citral 300 quando comparado aos Magros Tween (Tabela 10). Tabela 10 – Mecanismos antioxidante e indicador inflamatório hepático de camundongos Swiss (n=7) após 21 dias de tratamento. DP HFD Magros Tween Obesos Tween Citral 300 MDA (nmol/g de tecido) 0,091 ± 0,009 0,103 ± 0,003 0,100 ± 0,008 GSH (nmol/g de tecido) 17,05 ± 1,086 16,13 ± 1,112 18,65 ± 1,282 CAT (U/g de tecido) 16,49 ± 0,792 16,65 ± 0,373 17,05 ± 0,475 SOD (U/g de tecido) 20,02 ± 0,796 25,04 ± 1,206a 23,71 ± 2,638 MPO (U/g de tecido) 13,06 ± 7,186 88,79 ± 34,43 124,4 ± 33,68a Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. a = p < 0,05 (Magros Tween). MDA: malondialdeído; GSH: glutationa; CAT: catalase; SOD: superóxido dismutase; MPO: mieloperoxidase. 4.4. Mediadores inflamatórios hipotalâmicos A quantificação de citocinas pró-inflamatórias no hipotálamo dos animais também não apresentaram nenhuma variação significativa entre os grupos após sete dias de tratamento (Tabela 11). 38 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Tabela 11 – Níveis de mediadores inflamatórios nos hipotálamos de camundongos Swiss (n=7) após sete dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 25 Citral 100 Citral 300 TNF-α 10,64 ± 0,181 10,77 ± 0,290 10,34 ± 0,294 10,44 ± 0,140 10,27 ± 0,171 IL-1β 984,7 ± 24,83 984,8 ± 41,31 906,8 ± 29,0 919,1 ± 19,15 904,3 ± 29,32 IL-6 45,69 ± 1,772 46,82 ± 2,675 44,61 ± 0,664 41,76 ± 0,937 44,48 ± 1,143 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 25, 100 e 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via. TNF: fator de necrose tumoral. IL: interleucina. Também não encontramos alterações nos mediadores pró-inflamatórios hipotalâmicos dos animais tratados por 14 dias (Tabela 12) ou 21 dias (Tabela 13). Tabela 12 – Níveis de mediadores inflamatórios dos hipotálamos de camundongos Swiss (n=7) após 14 dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TNF-α 10,29 ± 0,102 10,16 ± 0,091 10,20 ± 0,095 IL-1β 866,8 ± 17,92 808,4 ± 38,54 885,2 ± 28,73 IL-6 47,41 ± 4,397 41,76 ± 0,637 44,09 ± 0,525 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via. TNF: fator de necrose tumoral. IL: interleucina. Tabela 13 – Níveis de mediadores inflamatórios dos hipotálamos de camundongos Swiss (n=7) após 21 dias de tratamento. DP HFD (pg/g de tecido) Magros Tween Obesos Tween Citral 300 TNF-α 10,34 ± 0,187 10,50 ± 0,095 10,17 ± 0,180 IL-1β 900,6 ± 26,43 880,8 ± 24,77 889,4 ± 0,0 IL-6 45,83 ± 0,910 46,22 ± 1,531 52,89 ± 6,235 Os tratamentos (Tween 80 1% a 10 mL/kg ou citral 300 mg/kg) foram realizados após 84 dias de indução de obesidade com dieta hiperlipídica (HFD). Animais alimentados com dieta padrão (DP) foram utilizados como controle e receberam veículo (Tween 80 1% a 10 mL/kg) concomitantemente. Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de uma via. TNF: fator de necrose tumoral. IL: interleucina. 39 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Capítulo 2 Considerações Iniciais Frente aos resultados obtidos com os camundongos Swiss, consideramos duas possibilidades. Aumentar o período de indução de obesidade com a mesma linhagem até o surgimento das alterações necessária para continuarmos o estudo ou utilizar uma linhagem com maior propensão ao desenvolvimento de obesidade. Considerando diversos fatores, decidimos passar a empregar a linhagem C57BL/6J. Apesar de utilizarmos uma nova linhagem, nossos objetivos continuaram os mesmos: induzir obesidade nos camundongos com dieta hiperlipídica, avaliar o sucesso da indução pelo acúmulo de gordura e alteração na glicemia desses animais e então testarmos a hipótese de que o citral apresentaria seus efeitos anti-inflamatórios nos animais obesos, através da avaliação de parâmetros bioquímicos sistêmicos, de mediadores pró e anti-inflamatórios no tecido adiposo e hipotalâmico, além de investigar o efeito do citral no desbalanço redox hepático decorrente da obesidade. 5. Material e Métodos 5.1. Animais Camundongos C57BL/6J machos (cinco semanas de idade) provenientes do Centro Multidisciplinar para Investigação Biológica na Área da Ciência de Animais de Laboratório (CEMIB), UNICAMP-Campinas foram utilizados. Os animais foram mantidos em caixas de fundo sólido forradas com maravalha no biotério de camundongos do Departamento de Ciências Químicas e Biológicas (setor de Microbiologia e Imunologia) do Instituto de Biociências, UNESP-Botucatu, sob temperatura (22 ± 2 °C) e ciclo claro-escuro de 12 horas controlados com acesso à alimentação e água ad libitum. Todos os protocolos experimentais deste projeto foram previamente submetidos, analisados e aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) do Instituto de Biociências, UNESP – Câmpus de Botucatu sob o protocolo n° 1115 (Anexo 2), estando de acordo com a legislação vigente (Lei 11.794/2008 e Decreto 6.899/2009). 5.2. Indução da Obesidade, tratamentos e coleta de material 40 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Os camundongos foram divididos em grupos que receberam diariamente, dieta padrão (DP) como controle (Presence Nutrição Animal, Paulínia, SP) com 15% de calorias de lipídeos ou dieta hiperlipídica (HFD; PragSoluções Biociências, Jaú, SP) com 60% de calorias de lipídeos por 84 dias59. Figura 7 – Linha do tempo dos períodos de indução de obesidade e tratamento curativo dos animais nos diferentes experimentos. A – Tratamento curativo por dez dias; B – Tratamento curativo por 17 dias; C – Tratamento curativo por 24 dias. Após a indução da obesidade os animais receberam tratamento oral de citral (grau de pureza ≥ 96%; Sigma, St.Louis , MO, EUA) 25, 100 ou 300 mg/kg60, por dez, 17 ou 24 dias consecutivos para determinação da menor dose efetiva e padronização do período de tratamento (Figura 7). Para coleta de tecidos os animais foram submetidos a jejum por 6 horas. O sangue foi coletado através rompimento dos vasos sanguíneos cervicais, centrifugado a 3000 RPM por 15 minutos a 25 °C, o soro foi armazenado a -80 °C até a determinações de colesterol total, HDL, LDL, VLDL, triglicerídeos, ureia, creatinina gama-glutamil transferase (GGT), aspartato amino-transferase (AST), alanina amino-transferase (ALT) (Bioclin, Belo Horizonte, MG) e adipocinas. O fígado, hipotálamo e estoques de TA (abdominal, retroperitoneal e epididimal) foram retirados e pesados. As amostras foram armazenadas a -80 °C até sua utilização. 5.3. Testes de tolerância à glicose (GTT) e à insulina (ITT) Os testes foram realizados na parte da tarde após os animais passarem por jejum de seis horas. Para o GTT uma gota de sangue foi coletada da cauda do animal e a glicemia basal foi 41 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA mensurada com um monitor de glicemia (Accu-chek Active Roche, Mannheim, Alemanha). Após o estabelecimento da glicemia basal os camundongos receberam solução de glicose (1g/kg) por via oral, em seguida as medidas de glicemia serão repetidas 15, 30, 60 e 120 minutos após a injeção. No ITT após a determinação da glicemia basal os animais receberam uma injeção intraperitoneal de insulina (Novo Nordisk, São Paulo, SP) 0,75 U/kg em seguida as leituras de glicemia foram repetidas 15, 30, 60 e 120 minutos após a injeção de insulina66. 5.4. Homogeneização dos tecidos Amostras de TA foram homogeneizadas em tampão de solubilização contendo Tris 100 mM (pH 7.4), Triton X-100 1%, NaCl150 mM, aprotinina 0,1 mg, 35 mg PMSF/ml, Na3VO4 10 mM, NaF 100 mM, Na4P2O7 10 mM e EDTA 4 mM, centrifugados a 15000 RPM a 4 °C por 45 minutos. Os sobrenadantes foram coletados e armazenados a -80 °C até utilização. 5.5. Quantificação de citocinas (Luminex e ELISA) As citocinas TNF-α, IFN-γ, IL-1β, IL-6, MCP-1, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 e IL-17 com o kit MCYTOMAG-70K-05C (Merck Millipore, MA, EUA), O kit foi utilizado de acordo com as instruções fornecidas pelo fabricante. Os resultados são expressos em pg/g de tecido 5.6. Estresse oxidativo e mecanismos antioxidante hepático 5.6.1. Quantificação de malondialdeído (MDA) A peroxidação lipídica foi determinada pelo método de Ohkawa et al. (1979)61, medindo- se a reação de substâncias do ácido tiobarbitúrico com amostras de tecido hepático. A reação colorimétrica foi feita em tubos de ensaio onde foram adicionados 400 µL de água destilada, 200 µL de lauril 8.1%, 1500 µL de ácido acético 20% pH 3.5 e 1500 µL de ácido tiobarbitúrico (TBA) 0,8% diluído em ácido acético 20% e 400µL de amostra. A concentração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico foi medida a 532 nm, e os resultados expressos em nmols de MDA/g de tecido. 5.6.2. Determinação da atividade da superóxido dismutase (SOD) As amostras de tecido hepático foram diluídas em tampão fosfato, na proporção 1:20. Em 100 µL do homogenato foram adicionados 150 µL da solução de hipoxantina (0,1mM), xantina oxidase (0,07U) e azul de nitrotetrazólio (NBT – 0,6mM). A determinação da absorbância foi feita em espectrofotômetro a 560 nm. Os resultados foram expressos como unidade de SOD/g de tecido62. 5.6.3. Quantificação de catalase (CAT) 42 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA Foram adicionados aos homogenatos de amostras hepáticas uma solução de H2O2 (0,01 mol em tampão fosfato salino, PBS, 0,05 mol a pH 7). A determinação da absorbância foi feita em espectrofotômetro a 540 nm. Os resultados foram expressos em unidade de catalase/minuto x g tecido63. 5.6.4. Determinação de Glutationa Reduzida (GSH) O conteúdo de glutationa reduzida foi determinado utilizando-se 5,5'-ditiobis-(ácido 2- nitrobenzóico) (DTNB). A reação enzimática foi constituída de 20 µl da amostra, 140 μl de NADPH, 5 μl de PBS e 20 μl DTNB. A absorbância foi determinada em 412 nm utilizando-se um espectrofotômetro. Os resultados foram expressos como nmol/g de tecido64. 5.7. Análise Estatística Os dados obtidos foram submetidos ao teste de D’agostino-Pearson para determinação de normalidade. Dados foram submetidos ao teste t de Student não pareado para comparação entre dois grupos e ANOVA de uma via, para comparação entre três grupos ou mais, seguida do teste de Dunnett ou Tukey ou ANOVA de duas vias seguida do teste de Bonferroni. O valor mínimo de significância estatística considerado foi de p < 0,05. 6. Resultados 6.1. Evolução de massa corporal, massa dos órgãos e parâmetros bioquímicos Os camundongos C57BL/6J alimentados com dieta hiperlipídica (HFD) apresentam uma diferença significativa na massa corporal ao final da indução de obesidade que precedeu os dez Figura 8 – Evolução da massa corporal anterior ao tratamento de dez dias (A) e índice de adiposidade (B) de camundongos C57BL/6J (n=10) alimentados com dieta padrão (DP) e dieta hiperlipídica (HFD). A indução de obesidade do grupo HFD começou após um período de sete dias de aclimatação (dia 0, seta). Os dados estão representados como média ± erro padrão da média. ANOVA de duas vias, seguida do teste de Bonferroni. ANOVA de uma via seguida do teste de Tukey. **** P < 0,0001. 43 Campus de Botucatu Instituto de Biociências PG-BGA dias tratamento (Figura 8A) bem como um aumento no índice de adiposidade de todos os animais obesos e