Jejum intermitente profilático promove adaptações mitocondriais influenciando a conectividade metabólica cerebral após um traumatismo cranioencefálico grave

Introdução: O traumatismo cranioencefálico (TCE) está associado a um metabolismo cerebral e conectividade metabólica prejudicados, culminando na neurodegeneração através de vários mecanismos associados à mitocôndria. O jejum intermitente (IF) é uma abordagem dietética reconhecida por causar reprogramação metabólica cerebral, melhorando assim a função cognitiva. Objetivos: Acessar o potencial profilático de uma estratégia de IF em camundongos para restringir os déficits neuroenergéticos e cognitivos que se seguem ao TCE grave. Métodos: Camundongos C57BL / 6J foram submetidos à dieta ad libitum (ALD) ou protocolo de IF em dias alternados durante 20 dias. Após 48 horas, os camundongos foram submetidos ao impacto cortical controlado (CCI) grave, resultando em três grupos experimentais: SHAM e CCI (ALD) ou IF (IF anterior mais CCI). Resultados: Cinco dias após a lesão, o CCI apresentou comprometimento da captação de glicose e conectividade metabólica, efeito que foi prevenido pelo IF. Além disso, o IF preveniu a disfunção mitocondrial, o inchamento mitocondrial pelo cálcio e alterações no potencial da membrana mitocondrial induzida pelo CCI. Além disso, a produção aumentada de H2O2 mitocondrial induzida por CCI foi atenuada por IF, culminando em viabilidade celular preservada. Esses defeitos metabólicos foram refletidos no comprometimento da memória espacial induzido pelo CCI que foi prevenido pelo IF. Conclusão: O IF modulou vários mecanismos subjacentes associados à progressão da lesão após TCE grave, prevenindo o comprometimento mitocondrial e cognitivo, e melhorando a conectividade metabólica. Esses resultados expandem a literatura e fornecem novas evidências funcionais e moleculares fortalecendo os efeitos benéficos atribuídos do IF à saúde geral do cérebro e seus benefícios profiláticos ao TCE.Introduction: Traumatic Brain Injury (TBI) is associated with impaired brain metabolism and metabolic connectivity, culminating in neurodegeneration through several mitochondria –associated mechanisms. Intermittent Fasting (IF) is a recognized dietary approach, which causes brain metabolic reprograming, thereby improving brain metabolism and cognitive function. Objectives: Access the prophylactic potential of a IF strategy in mice to restrain the neuroenergetic and cognitive deficits that follows severe TBI. Methods: C57BL/6J mice underwent ad-libitum diet (ALD) or intermitent (alternating day) fasting protocol during 20 days. After 48-hours, mice were assigned to sham or severe controlled cortical impact (CCI) resulting in three experimental groups: SHAM and CCI (ALD) or IF (previous IF plus CCI). Results: Five days after injury, CCI presented impaired glucose uptake and metabolic conectivity, an effect prevented by IF. Additionally, IF prevented mitochondrial dysfunction, impaired calcium metabolism and mitochondrial membrane potential dynamics induced by CCI. Also, increased CCI-induced mitochondrial H2O2 production was attenuated by IF, culminating in preserved cell viability. These metabolic effects were reflected in CCI-induced impairment in spatial memory, which was prevented by IF. Conclusion: In conclusion, IF modulated several underlying mechanisms associated with injury progression following severe TBI, preventing both metabolic and cognitive impairment. These results expand the literature and provide functional and molecular pieces of evidence strengthening the attributed beneficial effects of IF to overall brain health and its prophylactic benefits to TBI

Fasted exercise does not improve postprandial lipemia responses to different meals in lean and obese subjects : a crossover, randomized clinical trial

Introduction: Persistent episodes of postprandial hyperlipemia (PPL) and hyperglycemia (PPG) are considered risk factors for coronary heart disease (CHD) and premature death; whereas physical exercise improves lipid profile and glucose tolerance thus decreasing cardiovascular risks. Objective: To investigate the effects of low-intensity fasted aerobic exercise on the magnitude of the PPL and PPG responses to meals with different energy content, in normal and obese subjects. Methods: The study used a randomized crossover design. Twenty-one male (Lean: n ¼ 9, BMI: 24.3 ± 2.2; and obese: n ¼ 12, BMI 32.31 ± 2.1) volunteers aged 20e30 years, performed three interventions, separated by 7 days each: (i) 45 min at rest and isocaloric high-fat meal (60% lipids, 30% carbohydrates and 10% protein); (ii) fasted low-intensity aerobic exercise (50% VO2max) for 45 min followed by an isocaloric or (iii) calorie deficit high-fat meal. Subjects were serially assessed for blood triglycerides, and glucose levels. Results and conclusions: Low-intensity fasted aerobic exercise had no acute effect on PPL in lean and obese subjects. Glucose concentrations were reduced only in lean subjects. There is a significant dif- ference in PPL values when comparing lean to obese subjects, implying that the nutritional status in- fluences lipid and carbohydrate after fasted low-intensity aerobic exercise

Elevated glutamate and lactate predict brain death after severe head trauma

Objective: Clinical neurological assessment is challenging for severe traumatic brain injury (TBI) patients in the acute setting. Waves of neurochemical abnormalities that follow TBI may serve as fluid biomarkers of neurological status. We assessed the cerebrospinal fluid (CSF) levels of glutamate, lactate, BDNF, and GDNF, to identify potential prognostic biomarkers of neurological outcome. Methods: This cross-sectional study was carried out in a total of 20 consecutive patients (mean [SD] age, 29 [13] years; M/F, 9:1) with severe TBI Glasgow Coma Scale ≤ 8 and abnormal computed tomography scan on admission. Patients were submitted to ventricular drainage and had CSF collected between 2 and 4 h after hospital admission. Patients were then stratified according to two clinical outcomes: deterioration to brain death (nonsurvival, n = 6) or survival (survival, n = 14), within 3 days after hospital admission. CSF levels of brain-derived substances were compared between nonsurvival and survival groups. Clinical and neurological parameters were also assessed. Results: Glutamate and lactate are significantly increased in nonsurvival relative to survival patients. We tested the accuracy of both biomarkers to discriminate patient outcome. Setting a cutoff of >57.75, glutamate provides 80.0% of sensitivity and 84.62% of specificity (AUC: 0.8214, 95% CL: 54.55–98.08%; and a cutoff of >4.65, lactate has 100% of sensitivity and 85.71% of specificity (AUC: 0.8810, 95% CL: 54.55–98.08%). BDNF and GDNF did not discriminate poor outcome. Interpretation: This early study suggests that glutamate and lactate concentrations at hospital admission accurately predict death within 3 days after severe TBI

Respostas agudas de marcadores circulatórios de estresse oxidativo ao exercício aeróbico e de força em mulheres pós menopáusicas

O crescimento do número de idosos é um fenômeno que aumenta a busca por estratégias de promoção de saúde e diminuição de risco de doenças relacionadas ao envelhecimento. Evidências associam diminuição de atividade física e maior estresse oxidativo, com risco de doenças cardiovasculares em mulheres pós-menopáusicas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos agudos de diferentes volumes de exercício de força e do exercício aeróbico nas respostas de marcadores de estresse oxidativo relacionando com o custo energético em mulheres pós-menopáusicas. Quarenta mulheres, com idade entre 50 e 65 anos, com mínimo de dois anos na menopausa e destreinadas foram distribuídas entre grupo controle (CT) grupo 3 séries (EFT) ou uma série (EFU) de 9 exercícios de força executados com 15RM e grupo aeróbico (AERO; 70%VO2max). Amostras de sangue foram retiradas antes e imediatamente após o exercício para análise de glutationa e peroxidação lipídica. A peroxidação lipídica aumentou significativamente após o exercício, para EFT e AERO. Os grupos CT e EFU não apresentaram diferenças após o exercício. O custo calórico da sessão e o trabalho total da sessão foram significativamente maiores para EFT em comparação ao grupo EFU. GSH e GSSG não diferiram entre os grupos. O exercício de força e o exercício aeróbico promovem alterações agudas na peroxidação lipídica correlacionadas com o custo calórico nessa população

Respostas agudas de marcadores circulatórios de estresse oxidativo ao exercício aeróbico e de força em mulheres pós menopáusicas

O crescimento do número de idosos é um fenômeno que aumenta a busca por estratégias de promoção de saúde e diminuição de risco de doenças relacionadas ao envelhecimento. Evidências associam diminuição de atividade física e maior estresse oxidativo, com risco de doenças cardiovasculares em mulheres pós-menopáusicas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos agudos de diferentes volumes de exercício de força e do exercício aeróbico nas respostas de marcadores de estresse oxidativo relacionando com o custo energético em mulheres pós-menopáusicas. Quarenta mulheres, com idade entre 50 e 65 anos, com mínimo de dois anos na menopausa e destreinadas foram distribuídas entre grupo controle (CT) grupo 3 séries (EFT) ou uma série (EFU) de 9 exercícios de força executados com 15RM e grupo aeróbico (AERO; 70%VO2max). Amostras de sangue foram retiradas antes e imediatamente após o exercício para análise de glutationa e peroxidação lipídica. A peroxidação lipídica aumentou significativamente após o exercício, para EFT e AERO. Os grupos CT e EFU não apresentaram diferenças após o exercício. O custo calórico da sessão e o trabalho total da sessão foram significativamente maiores para EFT em comparação ao grupo EFU. GSH e GSSG não diferiram entre os grupos. O exercício de força e o exercício aeróbico promovem alterações agudas na peroxidação lipídica correlacionadas com o custo calórico nessa população

Modulation of mitochondrial metabolism as a therapeutic and prophylactic strategy in traumatic brain injury : pharmacological and behavioral approaches in preclinical models

O traumatismo cranioencefálico (TCE) está associado a um metabolismo mitocondrial cerebral e conectividade metabólica prejudicados. Assim, considerando a importância da mitocôndria como um determinante dos desfechos clínicos e neurológicos associados ao TCE, postulamos que estratégias farmacológicas e de pré-condicionamento das mitocôndrias de células neurais poderiam ser uma alternativa para se opor a neurodegeneração. Ainda, modulamos a atividade mitocondrial com esteroides anabólicos androgênicos (EAA), particularmente a testosterona (TS) e decanoato de nandrolona (NAND). Esta abordagem se baseia no potencial anabólico destas substâncias, muito relacionado a melhoria do metabolismo oxidativo, como já descrito previamente em atletas. Nesta tese, avançamos no entendimento dos efeitos de doses suprafisiológicas de esteroides anabólicos androgênicos (EAA) sobre mitocôndrias de órgãos como coração e fígado, e também em mitocôndrias sinápticas e extrasinápticas. Avaliamos também, o potencial farmacológico da TS em camundongos submetidos a um modelo de TCE grave denominado impacto cortical controlado (CCI). Desenvolvemos um modelo de concussão relacionada ao esporte para estudo de encefalopatia traumática crônica (ETC) em roedores além do impacto da combinação entre exercício físico e abuso de EAA na neuroenergética. Investigamos também se diferentes “volumes” de exercício físico poderiam promover adaptações neuroenergéticas mitocondriais capazes de evitar as perdas cognitivas comumente descritas no TCE grave. Finalmente, utilizamos um protocolo de jejum intermitente (IF) como estratégia nutricional de pré-condicionamento mitocondrial e avaliamos in vivo a conectividade metabólica entre áreas cerebrais, e a memória espacial. Nesta tese, concluímos que a TS beneficia o metabolismo mitocondrial pósTCE grave, e que estratégias profiláticas como exercício e IF promovem adaptações neuroenergéticas relevantes na prevenção e recuperação do dano cerebral.Traumatic Brain Injury (TBI) is associated with impaired cerebral mitochondrial metabolism and metabolic connectivity. Thus, considering the importance of mitochondria as a determinant of the clinical and neurological outcomes associated with TBI, we postulated that pharmacological and preconditioning strategies aiming mitochondria of neural cells could be an alternative to oppose neurodegeneration. Furthermore, we modulated mitochondrial activity with androgenic anabolic steroids (AAS), particularly testosterone (TS) and nandrolone decanoate (NAND). This approach is based on the anabolic potential of these substances, closely related to the improvement of oxidative metabolism, as previously described in athletes. In this thesis, we advance the understanding of the effects of supraphysiological doses of anabolic androgenic steroids (AAS) on mitochondria of organs such as heart and liver, as well as on synaptic and extrasynaptic mitochondria. We also evaluated the pharmacological potential of TS in mice submitted to a severe TBI model called controlled cortical impact (CCI). We developed a model of sports-related concussion to study chronic traumatic encephalopathy (CTE) in rodents and also the impact of the combination of physical exercise and AAS abuse on neuroenergetics. We also investigated whether different "volumes" of physical exercise could promote mitochondrial neuroenergetic adaptations capable of avoiding the cognitive losses commonly described in severe TBI. Finally, we used an intermittent fasting protocol (IF) as a nutritional strategy for mitochondrial preconditioning and evaluated in vivo the metabolic connectivity between brain areas and spatial memory. In this thesis, we conclude that TS benefits the mitochondrial metabolism after severe ECT, and that prophylactic strategies such as exercise and IF promote relevant neuroenergetic adaptations in the prevention and recovery of brain damage