Dietary Magnesium Restriction in rats fed high-fat diets: implications for iron status and inflammation in visceral adipose tissue

A deficiência dietética de magnésio (Mg), muitas vezes observada na população, em obesos, é condição que pode contribuir para a inflamação que, por sua vez, influencia o metabolismo do ferro. Com essa perspectiva, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da deficiência de magnésio no processo inflamatório do tecido adiposo de ratos alimentados com rações hiperlipídicas e a repercussão desses efeitos na homeostase de ferro (Fe). Dois ensaios, com duração de 8 semanas, foram conduzidos, com ratos Wistar, machos, com peso inicial entre 180 e 200 g. No primeiro ensaio (Ensaio 1), os animais consumiram ad libitum rações normolipídicas com diferentes concentrações de Mg (500, 300 e 150 mg de Mg/kg; 100, 60 e 30% das recomendações para roedores, respectivamente). No segundo ensaio (Ensaio 2), os animais foram distribuídos em 3 grupos, que receberam, ad libitum, rações controle (normolipídica, 7% de lipídios; 16% do valor calórico total - VCT) e hiperlipídicas (32% de lipídios, uma mistura de óleo de soja e banha suína; 60% do VCT), sendo estas últimas adequadas ou restritas em Mg (500 e 150 mg de Mg/kg). A restrição dietética de Mg resultou em alterações tanto na composição corporal (diminuição da gordura e aumento da massa magra) como na distribuição compartimental de Mg (diminuição da excreção urinaria), sem alterar o status em Fe, estes efeitos foram mais exacerbados nos animais do grupo Mg-150 (Ensaio 1). Quando associada à dieta hiperlipídica (Ensaio 2), a restrição dietética de Mg levou a redução em sua excreção urinaria e fecal. Aumento do percentual de gordura corporal, hipertrofia do adipócito e alteração histopatológica indicativa de processo inflamatório no tecido adiposo visceral, além de menores concentrações de Fe no baço e menor saturação da transferrina, foram observados nos animais alimentados com as rações hiperlipídicas, independentemente da concentração dietética de Mg. Entretanto, nos animais que receberam ração hiperlipídica e restrita em Mg foi observado aumento da fragilidade osmótica do eritrócito, sugerindo maior atividade eritropoetica, apesar de a contagem de eritrócitos e reticul6citos não se alterar. É possível que a associação entre sobrecarga lipídica e restrição dietética de Mg resulte em aumento da demanda de Fe para eritropoese, antes de ocorrerem modificações nos parâmetros hematológicos.The dietary deficiency of magnesium (Mg) often observed in obese is a condition that can contribute to the inflammatory process which, in turn, is a factor which influences the metabolism of iron. Thus, this study aimed lo assess the effect of magnesium deficiency on the inflammatory process of adipose tissue of rats fed high-fat diets and the impact of such effects on the homeostasis of iron (Fe). Two experiments with duration 8 weeks, were conducted with male Wistar rats, initial weight between 180-200 g. In the first test (Test 1), the animals consumed ad libitum normolipidic diets with different concentrations of Mg (500, 300, and 150 mg Mg / kg; 100, 60 and 30% of recommendations for rodents, respectively). In the second test (Test 2), the animals were divided into 3 groups, which received ad libitum control diets (nrmolipidic, 7% fat, 16% of the total caloric value - VCT) and hyperlipidemic (32% lipids, one mixture of soybean oil and lard, 60% of TAC), the latter being suitable or limited for mg (500 mg and 1S0 mg / kg). The dietary restriction of Mg resulted in changes in body composition (decreased fat and increased lean mass) and compartmental distribution of Mg (decreased urine output), without changing the status of Fe, these effects were exacerbated in group mg-150 (test 1). When combined with high-fat diet (trial 2), dietary restriction of Mg led to reduction in urinary and fecal excretion. Increase the percentage of body fat, adipocyte hypertrophy and histopathological changes indicative of inflammation in visceral adipose tissue, and lower concentrations of Fe in the spleen and lower transferrin saturation were observed in animals fed hyperlipidemic diets, independent of dietary concentration Mg. However, the animals fed high fat and restricted diet in Mg had increased osmotic fragility of erythrocytes, suggesting greater erythropoietic activity, despite the number of erythrocytes and reliculocy1es have not changed. It is possible that the association between lipid overload and dietary restriction of Mg result in increased demand for Fe for erythropoiesis occurred before changes in hematological parameters

Dietary Magnesium Restriction in rats fed high-fat diets: implications for iron status and inflammation in visceral adipose tissue

A deficiência dietética de magnésio (Mg), muitas vezes observada na população, em obesos, é condição que pode contribuir para a inflamação que, por sua vez, influencia o metabolismo do ferro. Com essa perspectiva, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da deficiência de magnésio no processo inflamatório do tecido adiposo de ratos alimentados com rações hiperlipídicas e a repercussão desses efeitos na homeostase de ferro (Fe). Dois ensaios, com duração de 8 semanas, foram conduzidos, com ratos Wistar, machos, com peso inicial entre 180 e 200 g. No primeiro ensaio (Ensaio 1), os animais consumiram ad libitum rações normolipídicas com diferentes concentrações de Mg (500, 300 e 150 mg de Mg/kg; 100, 60 e 30% das recomendações para roedores, respectivamente). No segundo ensaio (Ensaio 2), os animais foram distribuídos em 3 grupos, que receberam, ad libitum, rações controle (normolipídica, 7% de lipídios; 16% do valor calórico total - VCT) e hiperlipídicas (32% de lipídios, uma mistura de óleo de soja e banha suína; 60% do VCT), sendo estas últimas adequadas ou restritas em Mg (500 e 150 mg de Mg/kg). A restrição dietética de Mg resultou em alterações tanto na composição corporal (diminuição da gordura e aumento da massa magra) como na distribuição compartimental de Mg (diminuição da excreção urinaria), sem alterar o status em Fe, estes efeitos foram mais exacerbados nos animais do grupo Mg-150 (Ensaio 1). Quando associada à dieta hiperlipídica (Ensaio 2), a restrição dietética de Mg levou a redução em sua excreção urinaria e fecal. Aumento do percentual de gordura corporal, hipertrofia do adipócito e alteração histopatológica indicativa de processo inflamatório no tecido adiposo visceral, além de menores concentrações de Fe no baço e menor saturação da transferrina, foram observados nos animais alimentados com as rações hiperlipídicas, independentemente da concentração dietética de Mg. Entretanto, nos animais que receberam ração hiperlipídica e restrita em Mg foi observado aumento da fragilidade osmótica do eritrócito, sugerindo maior atividade eritropoetica, apesar de a contagem de eritrócitos e reticul6citos não se alterar. É possível que a associação entre sobrecarga lipídica e restrição dietética de Mg resulte em aumento da demanda de Fe para eritropoese, antes de ocorrerem modificações nos parâmetros hematológicos.The dietary deficiency of magnesium (Mg) often observed in obese is a condition that can contribute to the inflammatory process which, in turn, is a factor which influences the metabolism of iron. Thus, this study aimed lo assess the effect of magnesium deficiency on the inflammatory process of adipose tissue of rats fed high-fat diets and the impact of such effects on the homeostasis of iron (Fe). Two experiments with duration 8 weeks, were conducted with male Wistar rats, initial weight between 180-200 g. In the first test (Test 1), the animals consumed ad libitum normolipidic diets with different concentrations of Mg (500, 300, and 150 mg Mg / kg; 100, 60 and 30% of recommendations for rodents, respectively). In the second test (Test 2), the animals were divided into 3 groups, which received ad libitum control diets (nrmolipidic, 7% fat, 16% of the total caloric value - VCT) and hyperlipidemic (32% lipids, one mixture of soybean oil and lard, 60% of TAC), the latter being suitable or limited for mg (500 mg and 1S0 mg / kg). The dietary restriction of Mg resulted in changes in body composition (decreased fat and increased lean mass) and compartmental distribution of Mg (decreased urine output), without changing the status of Fe, these effects were exacerbated in group mg-150 (test 1). When combined with high-fat diet (trial 2), dietary restriction of Mg led to reduction in urinary and fecal excretion. Increase the percentage of body fat, adipocyte hypertrophy and histopathological changes indicative of inflammation in visceral adipose tissue, and lower concentrations of Fe in the spleen and lower transferrin saturation were observed in animals fed hyperlipidemic diets, independent of dietary concentration Mg. However, the animals fed high fat and restricted diet in Mg had increased osmotic fragility of erythrocytes, suggesting greater erythropoietic activity, despite the number of erythrocytes and reliculocy1es have not changed. It is possible that the association between lipid overload and dietary restriction of Mg result in increased demand for Fe for erythropoiesis occurred before changes in hematological parameters

Metabolic adaptation induced by pregnancy and lactation: role of brain STAT5 or growth hormone in the Central Nervous System.

A gestação e lactação promove grande número de adaptações metabólicas no organismo feminino, que envolvem alterações na regulação do balanço energético e homeostase glicêmica, de forma a suprir a nova demanda energética requerida para manutenção da prole. Pouco se sabe das consequências a longo prazo desse grande número de adaptações para o organismo materno e os mecanismos neurais e moleculares envolvidos ainda precisam ser elucidadas. O primeiro objetivo (E1) da presente tese foi determinar se a experiência da gestação, seguida ou não da lactação, é capaz de induzir alterações metabólicas permanentes na fêmea e compreender a participação da via de sinalização neural (STAT5) nestas adaptações. O segundo objetivo (E2) foi investigar o papel da sinalização do hormônio do crescimento (GH) no sistema nervoso central (SNC) frente às adaptações fisiológicas e metabólicas durante a gestação. No E1 fêmeas controles e com deleção tecido específica dos genes Stat5a/b no sistema nervoso (NestinCre/STAT5flox/flox) foram acompanhadas por um tempo médio de 25 semanas (entre gestação e período pós-gestacional), estas fêmeas foram distribuídas em três grupos para os dois genótipos estudados: Virgens (Vir), Gestação (Gest) e Gestação com Lactação (G+L). As fêmeas do grupo Gest eram mais pesadas que as controles e as G+L tiveram peso corporal ainda maior ao longo de todo acompanhamento quando comparadas a dos outros grupos, um padrão semelhante foi observado nas fêmeas Nestin/STAT5, porém as fêmeas G+L foram mais pesadas somente até a 10ª semana pós-gestacional. As fêmeas dos grupos experimentais tiveram maior reserva adiposa periuterina (G+L e Gest KO), as do grupo G+L deambularam menos, enquanto as Gest KO tiveram menor gasto energético (VO2). Foi identificada redução do número de histona 3 (H3) acetilada nos núcleos ARC e VMH do hipotálamo das fêmeas G+L quando comparadas às Vir. Tal observação sugere que a lactação promove modificações epigenéticas hipotalâmicas a longo prazo. Notavelmente, a ablação de STAT5 no cérebro preveniu as alterações metabólicas e epigenéticas previamente observadas em fêmeas do tipo selvagem com experiência reprodutiva. As fêmeas KO dos grupos experimentais tiveram maior sensibilidade à insulina, melhor tolerância à glicose, menor consumo alimentar em teste de sensibilidade aguda à leptina e menor expressão gênica hipotalâmica de AgRP, NPY, maior de CISH, PRLr e ER. Estes resultados indicam que a gestação seguida de lactação promove alterações permanentes no metabolismo da fêmea e estas alterações parecem estar relacionadas com a ativação central da via STAT5, uma vez que as fêmeas nocaute neuronal deste gene tiveram alterações não observadas entre as fêmeas controles. No E2 foram utilizadas fêmeas de dois diferentes modelos de deleção gênica do receptor de GH (GHR): neuronal (GHR flox/flox/NestinCre) e de células que expressam receptor de leptina (GHRflox/flox/LepRCre). As fêmeas foram acasaladas e, quando identificado o primeiro dia de gestação, foram individualizadas para avaliação. As fêmeas GHR/Nestin grávidas tiveram maior ganho de peso e menor adiposidade no fim da gestação, maior sensibilidade à insulina (ITT), menores concentrações séricas de insulina e leptina, enquanto as concentrações de IGF-1 estavam maiores durante a gestação. A deleção do GHR em células com receptor de leptina implicou em maior consumo de ração, sem alterar ganho de peso, menor adiposidade em todos os períodos avaliados, melhor tolerância à glicose, maior sensibilidade à insulina e menores concentrações séricas deste hormônio, bem como de leptina. Este grupo apresentou maior responsividade à leptina no núcleo ventromedial do hipotálamo durante o final da gestação, enquanto sua ninhada teve taxa de crescimento reduzida. Nossos achados revelaram que a ação central do GH na gestação regula a ingestão de alimentos, a retenção de gordura e a sensibilidade à insulina e à leptina. Assim, o GH age em conjunto com outros hormônios característicos deste período para preparar o organismo materno para as demandas metabólicas da prole.Gestation and lactation promote many metabolic adaptations in the female organism, involving changes in energy balance regulation and glycemic homeostasis, in order to supply the new energy demand required for the maintenance of the offspring. There are few data about the long-term consequences of adaptations to the maternal organism and the neural and molecular mechanisms involved still need to be elucidated. The first objective (E1) of the present thesis was to determine if the experience of gestation, followed or not followed by lactation, is able to induce permanent metabolic changes in female and to understand the participation of the neural signaling pathway (STAT5) in these adaptations. The second objective (E2) was to investigate the role of Growth Hormone (GH) signaling in the Central Nervous System (CNS) against physiological and metabolic adaptations during gestation. In the E1 female controls and tissue specific deletion of Stat5a/b genes in the nervous system (NestinCre/STAT5flox/flox) were followed for an average time of 25 weeks (between gestation and post-gestational period), these females were distributed into three groups for the two genotypes studied: Virgens (Vir), Pregnancy (Gest) and Pregnancy with Lactation (G+L). Females of the Gest group were heavier than controls and G+L had even higher body weight throughout follow-up when compared to the other groups, a similar pattern was observed in Nestin/STAT5 females, but G+L females were heavier only up to the 10th week after gestation. The females of the experimental groups had heavier periuterine reserve (G+L KO and Gest KO), those of the G+L group had lower ambulatory activity, whereas the Gest KO had lower energy expenditure (VO2). A reduction in the number of histone 3 (H3) acetylated in the ARC and VMH nuclei of the hypothalamus of G+L females was identified when compared to Vir. Such observation suggests that lactation promotes long-term hypothalamic epigenetic changes. Notably, ablation of STAT5 in the brain prevented previously observed metabolic and epigenetic changes in wild-type females with reproductive experience. The KO females of the experimental groups had greater insulin sensitivity, better glucose tolerance, lower food intake in the acute leptin sensitivity test, and lower hypothalamic gene expression of AgRP, NPY, higher CISH, PRLr and ER. These results indicate that gestation followed by lactation promotes permanent alterations in the female\'s metabolism and these changes seem to be related to the central activation of the STAT5 pathway, since the neuronal knockout females of this gene had alterations not observed among the control females. In E2, females of two different knocout mice model of GH receptor (GHR) gene deletion were used: neuronal (GHRflox/flox /NestinCre) and leptin receptor expressing cells (GHRflox/flox/LepRCre). The females were mated and, when identified the first day of gestation, were individualized for follow up and experiments. Pregnant GHR/Nestin females had higher weight gain and lower adiposity at the end of gestation, higher insulin sensitivity (ITT), lower serum concentrations of insulin and leptin, whereas IGF-1 concentrations were higher during pregnancy. The deletion of GHR in leptin receptor cells resulted in higher food intake, without altering weight gain, lower adiposity in all evaluated periods, better glucose tolerance, higher insulin sensitivity and lower serum concentrations of this hormone, as well as leptin. This group showed greater responsiveness to leptin in the ventromedial nucleus of the hypothalamus during late gestation, while its litter had a reduced growth rate. Our findings revealed that the central action of GH in gestation regulates food intake, fat retention, and insulin and leptin sensitivity. Thus, GH acts in conjunction with other hormones characteristic of this period to prepare the maternal organism for the metabolic demands of the offspring