Avaliação do efeito da suplementação com naringenina associada ao exercício físico materno sobre a homeostase redox e o metabolismo energético em encéfalos de ratos wistar

A exposição da gestante a diversos fatores ambientais pode interferir drasticamente na programação metabólica do feto, podendo aumentar o risco de desenvolvimento de doenças na vida adulta, em casos como da exposição ao estresse ou restrição calórica. Por outro lado, pode resultar em uma modulação positiva, gerando uma criança mais preparada contra os possíveis insultos sofridos durante a vida, como ocorre através da prática de exercício físico durante a gestação. Considerando que a suplementação com antioxidantes tem demonstrado impedir a sinalização celular e o estabelecimento de adaptações metabólicas quando aliado ao exercício físico, nesse estudo nós avaliamos parâmetros de metabolismo energético e homeostase redox no encéfalo da prole submetida ao exercício físico materno, aliado ou não à suplementação com naringenina. Ratas Wistar adultas foram divididas em quatro grupos: (1) sedentário, (2) sedentário suplementado com naringenina, (3) exercício de natação, e (4) exercício de natação suplementado com naringenina. Os grupos 3 e 4 praticaram natação 30 minutos ao dia, 5 dias por semana, durante 4 semanas (incluindo uma semana de adaptação antes do acasalamento), enquanto os grupos 1 e 2 foram apenas submersos na água. A suplementação com naringenina foi realizada uma vez ao dia, na dose de 50 mg/kg, durante toda a prenhez, imediatamente antes do exercício físico. A prole foi eutanasiada aos 7 dias de vida, quando cerebelo, córtex parietal e hipocampo foram dissecados para as análises bioquímicas. Nossos resultados demonstraram que tanto a suplementação com naringenina quanto a prática de exercício materno causaram um aumento nas defesas antioxidantes da prole, e também um aumento na atividade da cadeia transportadora de elétrons, uma indicação de biogênese mitocondrial. A suplementação com naringenina inibiu a atividade das desidrogenases do ciclo do ácido cítrico, provavelmente interferindo no sítio de ligação do NAD+. Quando os tratamentos foram aliados, demonstrou-se a abolição dos efeitos isolados em vários parâmetros, avaliados no encéfalo dos filhotes. Também verificamos que a estrutura cerebral mais suscetível aos efeitos da naringenina e do exercício materno é o cerebelo. Concluímos que as intervenções utilizadas, suplementação com naringenina e exercício gestacional, causaram relevantes modulações metabólicas no encéfalo da prole, sugerindo cautela nas intervenções durante a gestação.Pregnant woman's exposure to various environmental factors dramatically interferes in the fetus metabolic programming, increasing the risk for diseases in adulthood, in cases such as exposure to stress or calorie restriction. On the other hand, a positive modulation also is possible, able to prevent future insults, as occurs through physical exercise during pregnancy. Whereas antioxidant supplementation has been shown to prevent the adaptive signaling pathways when combined with exercise, in this study we evaluated some parameters of energy metabolism and redox homeostasis in the brain of the offspring submitted to maternal exercise, ally or not to naringenin supplementation. Female adult Wistar rats were divided into four groups: (1) sedentary, (2) sedentary supplemented with naringenin, (3) swimming exercise, and (4) swimming exercise supplemented with naringenin. Groups 3 and 4 practiced swimming for 30 minutes a day, 5 days a week for 4 weeks (including one week of adaptation prior to mating); while groups 1 and 2 were just submerged in the water. Supplementation with naringenin was performed daily immediately before exercise, at a dose of 50 mg/kg, throughout pregnancy. The offspring was euthanized at 7 days of life when cerebellum, hippocampus, and parietal cortex were dissected for biochemical analysis. Our results demonstrated that both strategies, naringenin supplementation and maternal exercise training, increased the antioxidant defenses in offspring’s brain, as well as the electron transport chain activity, an indication of mitochondrial biogenesis. Naringenin supplementation inhibited the activity of citric acid cycle’s dehydrogenases, probably by interfering with the NAD+ binding site. When the treatments were allies, it proved to abolish the separate effects on various parameters evaluated in puppies. It was also found that the brain structure more susceptible to the effects of naringenin and maternal exercise is the cerebellum. We concluded that the interventions used, naringenin supplementation and gestational exercise, bring substantial metabolic modulations in the offspring’s brain, suggesting caution in interventions during pregnancy

Naringin supplementation during pregnancy induces sex and region-specific alterations in the offspring’s brain redox status

Research has shown the beneficial effects of naringin supplementation to adult rodents, which can ameliorate oxidative stress in disease models. However, evidence has demonstrated that polyphenol supplementation induced detrimental effects when consumed during sensitive periods of development, such as pregnancy. Therefore, we investigated the effect of maternal naringin supplementation during pregnancy on the offspring’s cerebral redox status. Pregnant Wistar rats were divided into control and naringin groups and supplemented from gestational day 15 to gestational day 21. On postnatal days 1, 7, and 21, offspring were euthanized, and the prefrontal cortex, hippocampus, striatum, and cerebellum dissected. On postnatal day 1, maternal naringin supplementation positively modulated the pups’ brain redox status. On postnatal day 7, a pro-oxidative milieu was observed in the offspring’s striatum and cerebellum in a sex-dependent manner, even though the prefrontal cortex and hippocampus were not negatively affected. Besides, the alterations observed on postnatal day 7 did not persist up to weaning. Our findings demonstrated that the effect induced by naringin supplementation in the brain redox status differed according to the period of development in which naringin was consumed since the beneficial effects usually found in the adult rodents became detrimental when the supplementation was applied during pregnancy

Physical Exercise During Pregnancy Prevents Cognitive Impairment Induced by Amyloid-ß in Adult Offspring Rats

Alzheimer’s disease (AD) is the main aging-associated neurodegenerative disorder and is characterized by mitochondrial dysfunction, oxidative stress, synaptic failure, and cognitive decline. It has been a challenge to find disease course-modifying treatments. However, several studies demonstrated that regular physical activity and exercise are capable of promoting brain health by improving the cognitive function. Maternal lifestyle, including regular exercise during pregnancy, has also been shown to influence fetal development and disease susceptibility in adulthood through fetal metabolism programming. Here, we investigated the potential neuroprotective role of regular maternal swimming, before and during pregnancy, against amyloid-β neurotoxicity in the adult offspring. Behavioral and neurochemical analyses were performed 14 days after male offspring received a single, bilateral, intracerebroventricular (icv) injection of amyloid-β oligomers (AβOs). AβOs-injected rats of the sedentary maternal group exhibited learning and memory deficits, along with reduced synaptophysin, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels, and alterations of mitochondrial function. Strikingly, the offspring of the sedentary maternal group had AβOs-induced behavioral alterations that were prevented by maternal exercise. This effect was accompanied by preventing the alteration of synaptophysin levels in the offspring of exercised dams. Additionally, offspring of the maternal exercise group exhibited an augmentation of functional mitochondria, as indicated by increases in mitochondrial mass and membrane potential, α-ketoglutarate dehydrogenase, and cytochrome c oxidase enzymes activities. Moreover, maternal exercise during pregnancy induced long-lasting modulation of fusion and fission proteins, Mfn1 and Drp1, respectively. Overall, our data demonstrates a potential protective effect of exercise during pregnancy against AβOs-induced neurotoxicity in the adult offspring brain, by mitigating the neurodegenerative process triggered by Alzheimer-associated AβOs through programming the brain metabolism.This study was supported by the Pró-Reitoria de Pesquisa/Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PROPESQ/UFRGS). CPK is a PhD Postgraduate student in Biological Sciences – Biochemistry receiving grants from the Brazilian agency Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). CM received grants from CNPq (Universal 442406/2014-2 and INCT 465671/2014-4)

The James Webb Space Telescope Mission

Twenty-six years ago a small committee report, building on earlier studies, expounded a compelling and poetic vision for the future of astronomy, calling for an infrared-optimized space telescope with an aperture of at least $4m$. With the support of their governments in the US, Europe, and Canada, 20,000 people realized that vision as the $6.5m$ James Webb Space Telescope. A generation of astronomers will celebrate their accomplishments for the life of the mission, potentially as long as 20 years, and beyond. This report and the scientific discoveries that follow are extended thank-you notes to the 20,000 team members. The telescope is working perfectly, with much better image quality than expected. In this and accompanying papers, we give a brief history, describe the observatory, outline its objectives and current observing program, and discuss the inventions and people who made it possible. We cite detailed reports on the design and the measured performance on orbit.Comment: Accepted by PASP for the special issue on The James Webb Space Telescope Overview, 29 pages, 4 figure

Impacto do exercício físico gestacional sobre modelos de obesidade em diferentes fases do desenvolvimento da prole

O ganho de peso excessivo é um problema de saúde crescente na população mundial, levando ao aumento do risco de desenvolvimento de doenças crônicas, bem como os custos em saúde no tratamento das mesmas. A prática de exercício físico e a suplementação com polifenóis tem se mostrado benéficas na melhora de diversos parâmetros relacionados ao excesso de peso em todos os períodos da vida, sendo essas intervenções durante a gestação ainda pouco estudadas. Alterações positivas no ambiente intrauterino buscam aproveitar a janela de oportunidade sobre a modulação do metabolismo fetal, afetando o desenvolvimento do feto no sentido de prevenir doenças futuras. Na presente tese foi avaliado o efeito o exercício materno sobre parâmetros bioquímicos e comportamentais avaliados em dois modelos de obesidade na prole. Inicialmente, avaliamos o efeito da natação materna, aliada ou não à suplementação com naringenina, sobre o modelo de superalimentação durante a lactação na prole. Analisamos parâmetros sorológicos, de homeostase redox encefálica e também o comportamento materno em resposta ao modelo de redução de ninhada. Posteriormente, avaliamos o efeito de dois tipos de natação materna, livre e com sobrecarga, sobre a prole exposta à dieta obesogênica por trinta dias na vida adulta. Avaliamos o consumo e a eficiência calórica dos animais, parâmetros sorológicos e também a homeostase redox encefálica. O exercício de natação foi mantido, em ambos os modelos, durante uma semana antes do acasalamento e durante toda a gestação, 5 dias na semana, 30 min ao dia. A suplementação com naringenina foi administrada por via oral, na dose de 50 mg/kg/dia, durante cinco dias na semana a partir do acasalamento até o final da gestação. Foi demonstrado que as intervenções gestacionais não causaram malefícios ao ganho de peso na gestação, peso ao nascer ou tamanho de ninhada. Tanto a suplementação com naringenina quanto o exercício materno trouxeram melhora nos níveis de glicose no soro da prole ao desmame. As intervenções gestacionais e a superalimentação durante a lactação trouxeram alterações na homeostase redox da prole aos 21 dias de vida, ocorrendo um aumento na capacidade antioxidante do hipocampo em resposta à redução de ninhada. O comportamento materno de lactação arqueada das ratas foi aumentado em resposta a esse modelo, e o exercício materno preveniu algumas das alterações. Quando a prole foi exposta à dieta rica em gordura na vida adulta, os filhotes expostos à natação materna com sobrecarga apresentaram maior ganho de peso, sem alteração nos demais grupos. Não houve prevenção mediada pelo exercício materno sobre o aumento de percentual de gordura induzido pela dieta. A natação materna sem sobrecarga preveniu o aumento da glicemia e de superóxido no hipocampo da prole, enquanto a natação com sobrecarga não demonstrou o mesmo efeito. Os dois tipos de exercício materno causaram aumento na capacidade antioxidante no hipocampo da prole aos 90 dias de vida. Os resultados apresentados ressaltam o potencial efeito benéfico da suplementação com naringenina e do exercício materno em modelo animal em parâmetros sorológicos e de homeostase redox encefálica. Maiores estudos são necessários para avaliar os mecanismos exatos dos efeitos de intervenções pré- e pós-natais, a fim de obter um impacto positivo na saúde da próxima geração sem trazer efeitos colaterais.Excessive weight gain is a growing health problem in the world population, leading to an increased risk of developing chronic diseases, as well as health costs in treatment. The practice of physical exercise and supplementation with polyphenols has been shown to be beneficial in the improvement of several parameters related to excess weight in all periods of life, and these interventions during pregnancy are still poorly studied. Positive changes in the intrauterine environment seek to take advantage of the window of opportunity on the modulation of fetal metabolism, affecting the development of the fetus in order to prevent future diseases. In the present thesis, the effect of maternal exercise on biochemical and behavioral parameters evaluated in two models of obesity in offspring was evaluated. Initially, we evaluated the effect of maternal swimming, combined or not with naringenina supplementation, on the overfeeding model during lactation in the offspring. We analyzed serological parameters, brain redox homeostasis and also maternal behavior in response to the litter reduction model. Subsequently, we evaluated the effect of two types of maternal swimming, free and overloaded, on the offspring exposed to the obesogenic diet for 30 days in adulthood. We evaluated the consumption and caloric efficiency of animals, serological parameters and also brain redox homeostasis. The swimming exercise was maintained, in both models, for one week before mating and during the entire pregnancy, 5 days a week, 30 min a day. Naringenin supplementation was administered orally, at a dose of 50 mg/kg/day, for five days a week from mating until the end of pregnancy. It has been shown that gestational interventions have not caused harm to pregnancy weight gain, birth weight or litter size. Both supplementation with naringenin and maternal exercise brought improvement in the glucose levels in the serum of the offspring at weaning. Gestational interventions and overfeeding during lactation brought changes in the offspring's redox homeostasis at 21 days of age, with an increase in the antioxidant capacity of the hippocampus in response to reduced litter size. The maternal behavior of arched lactation in rats was increased in response to this model, and maternal exercise prevented some of the changes. When the offspring were exposed to a high fat diet in adulthood, the exposure to maternal swimming with overload bring greater weight gain, without alteration in the other groups. There was no prevention mediated by maternal exercise on the increase in the percentage of fat induced by the diet. Maternal swimming without overload prevented an increase in blood glucose and superoxide in the offspring's hippocampus exposed to high fat diet, while swimming with overload did not show the same effect. Both types of maternal exercise caused an increase in antioxidant capacity in the offspring's hippocampus at 90 days of life. The results presented highlight the potential beneficial effect of supplementation with naringenin and maternal exercise in an animal model on serological parameters and brain redox homeostasis. Further studies are needed to assess the exact mechanisms of the effects of pre- and postnatal interventions, in order to have a positive impact on the health of the next generation without bringing side effects

Impacto do exercício físico gestacional sobre modelos de obesidade em diferentes fases do desenvolvimento da prole

O ganho de peso excessivo é um problema de saúde crescente na população mundial, levando ao aumento do risco de desenvolvimento de doenças crônicas, bem como os custos em saúde no tratamento das mesmas. A prática de exercício físico e a suplementação com polifenóis tem se mostrado benéficas na melhora de diversos parâmetros relacionados ao excesso de peso em todos os períodos da vida, sendo essas intervenções durante a gestação ainda pouco estudadas. Alterações positivas no ambiente intrauterino buscam aproveitar a janela de oportunidade sobre a modulação do metabolismo fetal, afetando o desenvolvimento do feto no sentido de prevenir doenças futuras. Na presente tese foi avaliado o efeito o exercício materno sobre parâmetros bioquímicos e comportamentais avaliados em dois modelos de obesidade na prole. Inicialmente, avaliamos o efeito da natação materna, aliada ou não à suplementação com naringenina, sobre o modelo de superalimentação durante a lactação na prole. Analisamos parâmetros sorológicos, de homeostase redox encefálica e também o comportamento materno em resposta ao modelo de redução de ninhada. Posteriormente, avaliamos o efeito de dois tipos de natação materna, livre e com sobrecarga, sobre a prole exposta à dieta obesogênica por trinta dias na vida adulta. Avaliamos o consumo e a eficiência calórica dos animais, parâmetros sorológicos e também a homeostase redox encefálica. O exercício de natação foi mantido, em ambos os modelos, durante uma semana antes do acasalamento e durante toda a gestação, 5 dias na semana, 30 min ao dia. A suplementação com naringenina foi administrada por via oral, na dose de 50 mg/kg/dia, durante cinco dias na semana a partir do acasalamento até o final da gestação. Foi demonstrado que as intervenções gestacionais não causaram malefícios ao ganho de peso na gestação, peso ao nascer ou tamanho de ninhada. Tanto a suplementação com naringenina quanto o exercício materno trouxeram melhora nos níveis de glicose no soro da prole ao desmame. As intervenções gestacionais e a superalimentação durante a lactação trouxeram alterações na homeostase redox da prole aos 21 dias de vida, ocorrendo um aumento na capacidade antioxidante do hipocampo em resposta à redução de ninhada. O comportamento materno de lactação arqueada das ratas foi aumentado em resposta a esse modelo, e o exercício materno preveniu algumas das alterações. Quando a prole foi exposta à dieta rica em gordura na vida adulta, os filhotes expostos à natação materna com sobrecarga apresentaram maior ganho de peso, sem alteração nos demais grupos. Não houve prevenção mediada pelo exercício materno sobre o aumento de percentual de gordura induzido pela dieta. A natação materna sem sobrecarga preveniu o aumento da glicemia e de superóxido no hipocampo da prole, enquanto a natação com sobrecarga não demonstrou o mesmo efeito. Os dois tipos de exercício materno causaram aumento na capacidade antioxidante no hipocampo da prole aos 90 dias de vida. Os resultados apresentados ressaltam o potencial efeito benéfico da suplementação com naringenina e do exercício materno em modelo animal em parâmetros sorológicos e de homeostase redox encefálica. Maiores estudos são necessários para avaliar os mecanismos exatos dos efeitos de intervenções pré- e pós-natais, a fim de obter um impacto positivo na saúde da próxima geração sem trazer efeitos colaterais.Excessive weight gain is a growing health problem in the world population, leading to an increased risk of developing chronic diseases, as well as health costs in treatment. The practice of physical exercise and supplementation with polyphenols has been shown to be beneficial in the improvement of several parameters related to excess weight in all periods of life, and these interventions during pregnancy are still poorly studied. Positive changes in the intrauterine environment seek to take advantage of the window of opportunity on the modulation of fetal metabolism, affecting the development of the fetus in order to prevent future diseases. In the present thesis, the effect of maternal exercise on biochemical and behavioral parameters evaluated in two models of obesity in offspring was evaluated. Initially, we evaluated the effect of maternal swimming, combined or not with naringenina supplementation, on the overfeeding model during lactation in the offspring. We analyzed serological parameters, brain redox homeostasis and also maternal behavior in response to the litter reduction model. Subsequently, we evaluated the effect of two types of maternal swimming, free and overloaded, on the offspring exposed to the obesogenic diet for 30 days in adulthood. We evaluated the consumption and caloric efficiency of animals, serological parameters and also brain redox homeostasis. The swimming exercise was maintained, in both models, for one week before mating and during the entire pregnancy, 5 days a week, 30 min a day. Naringenin supplementation was administered orally, at a dose of 50 mg/kg/day, for five days a week from mating until the end of pregnancy. It has been shown that gestational interventions have not caused harm to pregnancy weight gain, birth weight or litter size. Both supplementation with naringenin and maternal exercise brought improvement in the glucose levels in the serum of the offspring at weaning. Gestational interventions and overfeeding during lactation brought changes in the offspring's redox homeostasis at 21 days of age, with an increase in the antioxidant capacity of the hippocampus in response to reduced litter size. The maternal behavior of arched lactation in rats was increased in response to this model, and maternal exercise prevented some of the changes. When the offspring were exposed to a high fat diet in adulthood, the exposure to maternal swimming with overload bring greater weight gain, without alteration in the other groups. There was no prevention mediated by maternal exercise on the increase in the percentage of fat induced by the diet. Maternal swimming without overload prevented an increase in blood glucose and superoxide in the offspring's hippocampus exposed to high fat diet, while swimming with overload did not show the same effect. Both types of maternal exercise caused an increase in antioxidant capacity in the offspring's hippocampus at 90 days of life. The results presented highlight the potential beneficial effect of supplementation with naringenin and maternal exercise in an animal model on serological parameters and brain redox homeostasis. Further studies are needed to assess the exact mechanisms of the effects of pre- and postnatal interventions, in order to have a positive impact on the health of the next generation without bringing side effects

Avaliação do efeito da suplementação com naringenina associada ao exercício físico materno sobre a homeostase redox e o metabolismo energético em encéfalos de ratos wistar

A exposição da gestante a diversos fatores ambientais pode interferir drasticamente na programação metabólica do feto, podendo aumentar o risco de desenvolvimento de doenças na vida adulta, em casos como da exposição ao estresse ou restrição calórica. Por outro lado, pode resultar em uma modulação positiva, gerando uma criança mais preparada contra os possíveis insultos sofridos durante a vida, como ocorre através da prática de exercício físico durante a gestação. Considerando que a suplementação com antioxidantes tem demonstrado impedir a sinalização celular e o estabelecimento de adaptações metabólicas quando aliado ao exercício físico, nesse estudo nós avaliamos parâmetros de metabolismo energético e homeostase redox no encéfalo da prole submetida ao exercício físico materno, aliado ou não à suplementação com naringenina. Ratas Wistar adultas foram divididas em quatro grupos: (1) sedentário, (2) sedentário suplementado com naringenina, (3) exercício de natação, e (4) exercício de natação suplementado com naringenina. Os grupos 3 e 4 praticaram natação 30 minutos ao dia, 5 dias por semana, durante 4 semanas (incluindo uma semana de adaptação antes do acasalamento), enquanto os grupos 1 e 2 foram apenas submersos na água. A suplementação com naringenina foi realizada uma vez ao dia, na dose de 50 mg/kg, durante toda a prenhez, imediatamente antes do exercício físico. A prole foi eutanasiada aos 7 dias de vida, quando cerebelo, córtex parietal e hipocampo foram dissecados para as análises bioquímicas. Nossos resultados demonstraram que tanto a suplementação com naringenina quanto a prática de exercício materno causaram um aumento nas defesas antioxidantes da prole, e também um aumento na atividade da cadeia transportadora de elétrons, uma indicação de biogênese mitocondrial. A suplementação com naringenina inibiu a atividade das desidrogenases do ciclo do ácido cítrico, provavelmente interferindo no sítio de ligação do NAD+. Quando os tratamentos foram aliados, demonstrou-se a abolição dos efeitos isolados em vários parâmetros, avaliados no encéfalo dos filhotes. Também verificamos que a estrutura cerebral mais suscetível aos efeitos da naringenina e do exercício materno é o cerebelo. Concluímos que as intervenções utilizadas, suplementação com naringenina e exercício gestacional, causaram relevantes modulações metabólicas no encéfalo da prole, sugerindo cautela nas intervenções durante a gestação.Pregnant woman's exposure to various environmental factors dramatically interferes in the fetus metabolic programming, increasing the risk for diseases in adulthood, in cases such as exposure to stress or calorie restriction. On the other hand, a positive modulation also is possible, able to prevent future insults, as occurs through physical exercise during pregnancy. Whereas antioxidant supplementation has been shown to prevent the adaptive signaling pathways when combined with exercise, in this study we evaluated some parameters of energy metabolism and redox homeostasis in the brain of the offspring submitted to maternal exercise, ally or not to naringenin supplementation. Female adult Wistar rats were divided into four groups: (1) sedentary, (2) sedentary supplemented with naringenin, (3) swimming exercise, and (4) swimming exercise supplemented with naringenin. Groups 3 and 4 practiced swimming for 30 minutes a day, 5 days a week for 4 weeks (including one week of adaptation prior to mating); while groups 1 and 2 were just submerged in the water. Supplementation with naringenin was performed daily immediately before exercise, at a dose of 50 mg/kg, throughout pregnancy. The offspring was euthanized at 7 days of life when cerebellum, hippocampus, and parietal cortex were dissected for biochemical analysis. Our results demonstrated that both strategies, naringenin supplementation and maternal exercise training, increased the antioxidant defenses in offspring’s brain, as well as the electron transport chain activity, an indication of mitochondrial biogenesis. Naringenin supplementation inhibited the activity of citric acid cycle’s dehydrogenases, probably by interfering with the NAD+ binding site. When the treatments were allies, it proved to abolish the separate effects on various parameters evaluated in puppies. It was also found that the brain structure more susceptible to the effects of naringenin and maternal exercise is the cerebellum. We concluded that the interventions used, naringenin supplementation and gestational exercise, bring substantial metabolic modulations in the offspring’s brain, suggesting caution in interventions during pregnancy