Early Postnatal Protein-Calorie Malnutrition and Cognition: A Review of Human and Animal Studies

Malnutrition continues to be recognized as the most common and serious form of children’s dietary disease in the developing countries and is one of the principal factors affecting brain development. The purpose of this paper is to review human and animal studies relating malnutrition to cognitive development, focusing in correlational and interventional data, and to provide a discussion of possible mechanisms by which malnutrition affects cognition

Effects of diferente early protein malnutrition techniques on learning and spatial memory processes in rats (Rattus norvegicus).

Inúmeros estudos têm demonstrado que a desnutrição protéica e/ou protéico-calórica, quando introduzida durante os estágios iniciais de desenvolvimento, produz diversas alterações neuroquímicas, neurofisiológicas e/ou funcionais no sistema nervoso central, além de comprometimentos físicos e atrasos no desenvolvimento cognitivo. O presente trabalho teve como objetivo investigar os efeitos de quatro técnicas de desnutrição precoce sobre os processos de aprendizagem e memória espacial (operacional e de referência) em ratos adultos testados em duas tarefas de aprendizagem em dois modelos de labirintos aquáticos. Os animais foram agrupados em seis diferentes condições de acordo com o tratamento durante a fase de lactação: grupo controle (C1), ninhadas alimentadas com dieta normoproteica ad libtum; grupo desnutrido protéico (DP), ninhadas alimentadas com dieta hipoprotéica ad libtum; grupo desnutrido protéico-calórico (DPC), ninhadas alimentadas com dieta normoproteica, restrita a 50% da quantidade consumida por uma ninhada controle de mesma idade; grupo desnutrido de grandes ninhadas (DGN) ninhadas com um número de filhotes duas vezes maior que as demais, alimentadas com dieta normoproteica ad libtum; grupo desnutrido por separação temporária (DS) ninhadas separadas das mães por 12 horas diárias, alimentadas com dieta normoproteica ad libtum; grupo controle para a condição DS (C2), ninhadas alimentadas com dieta normoproteica ad libtum. As ninhadas dos grupos C, CS, DP, DPC e DS foram compostas por oito filhotes cada. As ninhadas CS foram separadas de suas mães e mantidas com outra rata fêmea adulta, não lactante, por 12 horas diárias. Após o desmame, todos os grupos foram alimentados com ração comercial para roedores. Todos os grupos desnutridos apresentaram prejuízos de aprendizagem e/ou memória na tarefa do labirinto aquático de Morris. Na tarefa do labirinto radial aquático, apenas ratos DP apresentaram diferenças de desempenho comparados aos ratos C, entretanto essas diferenças apareceram apenas em duas sessões iniciais e não foram persistentes. Os efeitos deletérios da desnutrição precoce sobre os processos de aprendizagem e memória, avaliados na idade adulta, foram sutis e específicos para cada técnica de desnutrição utilizada, em contraste aos acentuados déficits observados no desenvolvimento físico dos filhotes. Nossos resultados indicam que a desnutrição precoce foi capaz de ocasionar déficits de memória operacional e de referência na tarefa de aprendizagem espacial do labirinto de Morris, dependente, preponderantemente, de estratégias de mapeamento espacial para sua resolução, entretanto não foram observados os mesmos efeitos na tarefa espacial do labirinto radial aquático solucionável também por estratégias de guiamento e orientação egocêntricas.Numerous studies have shown that protein and/or protein-calorie malnutrition, when introduced during the early stages of development, produces several neurochemical, neurophysiological and / or functional changes in central nervous system, in addition to physical impairments and delays in cognitive development. The effects of different early malnutrition techniques on learning and spatial memory processes in adult rats were evaluated in two water maze tasks. Animals were grouped into six different conditions according to treatment during lactation phase: control group (C1), litters fed a normal protein diet ad libitum; protein malnourished group (PM), litters fed a low protein diet ad libitum; protein-calorie malnourished group (PCM), litters fed with 50% of the amount of diet ingested by C; malnutrition-induced by an increase in the number of pups in the litters (LLM - twice the number of pups in C litters) fed a normal protein diet ad libitum; malnutrition induced by removal the pups from their dams half the day (RM), litters fed a normal protein diet ad libitum; control group for RM condition (C2), litters fed a normal protein diet ad libitum. C, CR, PM, PCM and RM litters were composed by eight pups each. RM litters were removed from their dams and kept 12 hours daily with a non-lactating female rat. After weaning, all groups were fed a lab chow. All malnourished groups showed learning and memory impairments in the Morris maze task. Nevertheless, only PM rats showed different performance in Radial-arm water maze. Compared to controls, PM rats had fewer working memory errors and spent less time to complete the second and fourth sessions, however no enduring differences between C and PM were observed along the sessions. Malnutrition insults on learning and memory in adulthood were tenuous and specific for each malnutrition technique, despite the pronounced physical damages. Our results suggest that early malnutrition leads to working and reference memory impairments in place-strategies dependent spatial task in the Morris maze but not in a spatial learning task in the Radial-arm water maze solvable by guidance and egocentric strategies either

Effects of acute stress on learning and memory processes of malnourished rats

The aim of the study was to investigate the effects of acute stress on the processes of learning and memory in malnourished rats tested in the Morris water maze. The animals were divided into eight groups according to nutritional status (malnourished or well nourished) and stress (stressed or unstressed). In Experiment I the animals were subjected to immobilization stress procedure before the learning session and in Experiment II after the learning sessions. The test consisted of two daily sessions, and a memory test after four weeks. There was loss of learning and memory in malnourished rats. In Experiment I the malnourished group was positively affected by acute stress, with significant improvement of performance. No effects of stress on the animals' performance in Experiment II were observed. In the memory test, the malnourished rats showed deficits in consolidation and recall, regardless of the occurrence of stress. The stress imposed 24 hours before the learning task improved performance of malnourished animals with a protective effect of stress. However there was no improvement in the processes of retention or recall from memory (previously learned information) assessed four weeks later, during the memory retention test

Systematization of the offering of a diet for inducing obesity in adult rats

Aim: To systematize the offering of foods which were highly palatable and rich in calories and to investigate the effects on morphometric and metabolic parameters of adult Wistar rats. Methods: The study used 15 male Wistar rats, aged 45 days old, divided into a control group and a cafeteria diet group. To the control group was offered a commercial diet ad libitum, while to the cafeteria diet group was offered the commercial diet supplemented each day with four items selected from a list of 28 foods. The consumption of foods from the cafeteria diet was checked daily, and the two groups’ consumption of water and feed was checked weekly. After seven weeks, the morphometric parameters were checked and animals were sacrificed for collection of blood and the deposit of perigonadal fat. Results: The mean weight of the cafeteria diet group was higher than that of the control group, as was abdominal circumference, deposit of perigonadal fat, body mass index and the Lee index. Furthermore, animals from the cafeteria diet group presented high blood levels of triglycerides; also, changes were not observed in levels of cholesterol and glucose. Animals from the cafeteria diet group ingested more calories, carbohydrates and fats than animals in the control group. Conclusion: This study showed that a protocol of offering a cafeteria diet formulated based in foods typically consumed by the Brazilian population can be used for inducing obesity in rats, requiring a relatively short time period for obtaining results. RESUMO Sistematização do oferecimento de uma dieta para indução de obesidade em ratos adultosObjetivo: sistematizar um protocolo de dieta de cafeteria para indução de obesidade em roedores a partir da ingestão de alimentos altamente palatáveis, ricos em gorduras e carboidratos. Método: foram utilizados ratos Wistar com 45 dias de vida, divididos aleatoriamente em grupo controle (GC) e grupo dieta de cafeteria (GDC). Ao GC foi oferecido dieta comercial balanceada para roedores à vontade e ao GDC foi oferecido a dieta comercial balanceada à vontade suplementada diariamente com quatro itens selecionados de uma lista de 28 alimentos. O consumo dos alimentos da dieta de cafeteria foi verificado diariamente e o consumo de água e ração dos dois grupos verificado semanalmente. Ao final das sete semanas foram verificados os parâmetros morfométricos, a seguir, os animais foram sacrificados para coleta de sangue e gordura perigonadal. Resultados: o peso médio do GDC foi significativamente maior do que do GC, assim como a circunferência abdominal e o depósito de gordura perigonadal. Adicionalmente, os animais do GDC apresentaram níveis sanguíneos significativamente elevados de triglicerídeos comparados aos animais do GC, entretanto, não foi observada alteração nos níveis de colesterol e glicose. Os animais do GDC ingeriram significativamente mais calorias, carboidratos e gorduras os animais do GC. Conclusão: este estudo mostrou que um protocolo de oferecimento de dieta de cafeteria formulado com base em alimentos tipicamente consumidos pela população brasileira, pode ser utilizado para indução de obesidade em roedores, necessitando de um período de tempo relativamente curto para obtenção de resultados