12 de abril de 2011

Um novo modelo animal para as doenças metabólicas


A ideia generalizada de que a gordura engorda, passo a redundância, baseia-se essencialmente em 3 premissas (ou preconceitos): 1) uma caloria é uma caloria, venha ela de onde vier, 2) de um ponto de vista termodinâmico é pouco favorável converter hidratos de carbono (CHO) e proteína em gordura, e 3) uma dieta com um elevado teor lipídico induz obesidade acentuada em modelos animais, particularmente em ratos. A verdade é que todas elas são falsas. As duas primeiras ignoram totalmente o factor hormonal e metabolismo do glicerol. Quanto à última, é uma observação irrefutável mas dificilmente extrapolável para o Homem. A dieta natural dos roedores não comporta níveis elevados de gordura e não é de esperar que estejam preparados para tal. Além disso, obesidade não é sinónimo de doença e estes ratos obesos induzidos por dieta (DIO) podem não ser um modelo ideal e equivalente. A equipa de Brante Sampey, da Universidade da Carolina Norte, USA, mostrou recentemente que uma dieta moderna típica reproduz bem melhor as doenças metabólicas humanas do que uma dieta rica em gorduras (HFD).


Existem vários modelos genéticos de roedor para a obesidade, mas quem estuda as aberrações homeostáticas  que dela derivam opta geralmente por um modelo DIO, através da administração de uma HFD que substitui parte das calorias dos CHO por gorduras. No entanto, existe outro modelo animal que reflecte melhor a variedade de alimentos de grande palatabilidade e densidade energética que caracteriza as sociedades modernas e se associam à actual epidemia da obesidade: a chamada dieta de "cafetaria" (CAF). Neste modelo de DIO, os ratos têm acesso à sua ração normal e a alimentos humanos processados ad libitum (sem restrições em quantidade). É sabido que esta dieta promove hiperfagia voluntária, obesidade e disfunções no metabolismo da glicose, aberrações semelhantes ao que se verifica em humanos.

Curiosamente, ninguém até Sampey se lembrou de comparar estes dois tipos de DIO, através de uma HFD ou dieta CAF. Como seria expectável, a equipa constatou algo que seria óbvio à partida. A dieta CAF é um modelo mais robusto para estudar a obesidade humana do que uma simples HFD e que mimetiza melhor as disfunções metabólicas que ocorrem no homem. Mas obtiveram resultados ainda mais interessantes…

Ratos Wistar, machos, foram designados a 4 dietas diferentes com acesso livre ao alimento:

     - SC (standard chow): a dieta normal de ração constituída por 54 % CHO, 34 % proteína e 12 % gordura, sem açucares adicionados e isenta de colesterol. Trata-se de uma formulação patenteada (Harlan Teklad) cuja composição é conhecida com rigor;

     - HFD (dieta rica em gordura): uma ração modificada que fornece, em energia, 35 % CHO (17 % sacarose, 10 % maltodextrina e 7 % amido de milho), 19 % proteína e 45 % gordura, providenciando 23.4 mg de colesterol. As fontes de gordura utilizadas foram o óleo de soja (5.6 %) e banha (40 %);

     - LFD (dieta pobre em gordura): o controlo mais adequado à HFD, constituído por 71 % CHO (35 % sacarose, 10 % maltodextrina e 31 % amido de milho), 19 % proteína e 10 % gordura (5.6 % óleo de soja e 4.5 % banha);

     - CAF (dieta de "cafetaria"): uma vez que os animais faziam as suas escolhas alimentares, a composição não era fixa. Entre os alimentos humanos fornecidos, constavam biscoitos, cereais, queijo, carnes processadas, etc. Segue-se uma lista detalhada (clique nas imagens para ampliar).



Antes do início da intervenção não havia diferenças relativamente ao peso corporal entre os grupos ou à dieta. Todos foram submetidos a um período prévio de duas semanas em SC. A tabela seguinte sintetiza a média semanal da ingestão de nutrientes.



Como podemos observar, os ratos em CAF consumiram significativamente mais calorias (908.1 kcal) do que qualquer um dos outros grupos, aproximadamente 30 % mais. Na verdade, o grupo com menor ingestão calórica foi o HFD, com 559.0 kcal/semana, 20 % menos que LFD e SC. Portanto, houve uma redução na quantidade total de alimento consumido em HFD, o que aliás é comum neste modelo, de forma a normalizar o teor energético da dieta que se traduziu até num consumo calórico inferior. Em termos de percentagem de gorduras, o grupo CAF, cuja composição da dieta variava com as escolhas, consumiu 43 % da energia como lípidos, contra os 45 % de HFD e ~10 % de SC e LFD. No entanto, uma vez que CAF consumiu 40 % mais calorias, os ratos em HFD ingeriram 35 % menos gordura, em massa, do que os CAF.

Os ratos que ganharam mais peso foram os CAF, quase o dobro dos SC. Os HFD e LFD ganharam algum peso mas similar entre ambos:



A 7 semanas de intervenção, a glicemia em jejum aumentou ligeiramente em HFD e CAF, mas sem significado estatístico. No entanto, os níveis de insulina em HFD e CAF quase que duplicaram os observados em SC. O grupo LFD também apresentou valores bem mais elevados que SC, consistentes com o aumento de peso que se verificou. Em concordância com estes dados, HFD e CAF mostraram menor sensibilidade à insulina do que SC. Curiosamente, após 15 semanas apenas os ratos CAF demonstraram uma hiperglicemia evidente.



Para confirmar estas observações, foram realizados testes de tolerância à glicose (GTT) e insulina (ITT). De acordo com o aumento de peso, a resistência à insulina aumentou de SC<LFD<HFD<CAF e a insulinémia manteve-se elevada em todas as dietas relativamente a SC.



A dieta CAF quase que triplicou a massa de tecido adiposo em comparação a SC. Também foi observado um aumento em HFD e LFD, similar entre ambos, mas bastante inferior a CAF. Uma outra característica do Síndrome Metabólico é a elevação dos ácidos gordos não-esterificados no plasma (NEFA). Os NEFA aumentaram em paralelo à massa adiposa, com uma diferença maior entre HFD e LFD.



O estado inflamatório e infiltração de macrófagos no tecido adiposo é mais característico das disfunções metabólicas humanas do que a quantidade de gordura em si. A infiltração de macrófagos foi significativamente superior no tecido adiposo de CAF em comparação com qualquer uma das outras dietas. As infiltrações também foram ligeiramente mais evidentes em HFD do que LFD. A formação de estruturas “em coroa” (CLS), indicativas de macrófagos associados a adipócitos apoptóticos e caracterizantes da inflamação associada à obesidade, estavam em CAF aumentadas 14 vezes em relação a SC. Adicionalmente, os níveis de TNF-α, uma citocina reconhecidamente envolvida na patogénese da resistência à insulina em ratos e humanos, estava 1.6 vezes mais elevada em CAF do que em SC.



O fígado gordo é uma condição induzida pela dieta moderna típica. Os ratos SC apresentaram uma estrutura hepática normal, os LFD e HFD apenas alguma acumulação de gordura e os CAF uma acentuada esteatose (inclusões lipídicas) microvesicular. A esteatose associada a HFD foi tanto micro- como macrovesicular, localizada na região periportal e ausente na pericentral, onde a arquitectura do fígado se manteve intacta. Pelo contrário, a esteatose induzida por CAF afectou todo o órgão e foi de natureza microvesicular.

A acumulação de gordura no fígado pode induzir um estado inflamatório, hepatite, caracterizada por agrupamentos de células Kupffer, um tipo de macrófagos pró-inflamatórios. Embora tanto HFD como CAF verificassem aumentos nestes pontos inflamatórios relativamente aos seus controlos, observaram-se diferenças dramáticas no tamanho e localização entre ambas as dietas. Nos fígados de HFD, estes macrófagos eram pequenos e limitados às zonas perivasculares, enquanto que em CAF eles se encontravam espalhados por todo o fígado e eram consideravelmente maiores.

Quanto ao pâncreas, os ratos em HFD apresentaram ilhéus de Langhans, onde se alojam as células secretoras de insulina, ligeiramente hipertrofiados e desfigurados. Os ilhéus em CAF eram significativamente maiores e com uma arquitectura muito distorcida.

Os resultados deste estudo são claros e indicam que uma dieta representativa do padrão alimentar humano é melhor do que a tradicional HFD para induzir o desenvolvimento de Síndrome Metabólico severo. Os ratos em CAF exibiram hiperfagia e aumentaram voluntariamente a ingestão de calorias, resultando num acentuado aumento de peso. Além disso, a dieta CAF promoveu um estado pré-diabético com elevada glicemia, insulinémia e NEFAs, acompanhados por um decréscimo na tolerância à glicose e maior resistência à insulina. Foi também notório um fígado com inclusões lipídicas severas e inflamado, bem como uma arquitectura pancreática distorcida.

Curiosamente, ou não a meu ver, a HFD não induziu um aumento significativo de peso em relação a LFD até 15 semanas de intervenção. Apesar de esta última, tal como SC, ser muito rica em CHO, uma parte significativa destes são sacarose. Embora o consumo de calorias e gordura tenha sido semelhante entre LFD e SC, verificou-se um aumento de peso no primeiro e resistência à insulina. Mesmo os outros constituintes da ração LFD são de um índice glicémico considerável em comparação com os ingredientes da razão normal (maltodextrina e amido de milho vs cevada, aveia, trigo e milho). Ora, isto indica que mesmo em dietas controlo, o rácio de macronutrientes não é o mais importante e as fontes de CHO influenciam os parâmetros metabólicos.

Enquanto que os ratos alimentados em HFD restringiram o consumo de alimento naturalmente para o manter equiparável a SC e LFD (na verdade até o reduziram), os ratos CAF não evidenciaram este mecanismo autoregulador, Os alimentos muito apelativos e variados parecem ter suprimido os mecanismos de homeostase energética e potenciar uma alimentação hedónica, por prazer.

As análises histológicas após sacrifício dos animais revelaram que os ratos CAF desenvolveram anomalias patológicas no tecido adiposo e pâncreas, consistentes com o Síndrome Metabólico. CAF resultou numa infiltração dramática de macrófagos no tecido adiposo e evidências estruturais de inflamação, consistentes com o aumento verificado de TNF-α.

É bem sabido que a acumulação intra-hepática de gordura e hepatite induzida provocam resistência à insulina no fígado e incapacidade de inibir a gluconeogénese. Verificou-se uma esteatose microvesicular moderada em LFD, consistente com o elevado teor em sacarose da dieta. A frutose, um dos componentes da sacarose, é provavelmente o indutor mais poderoso de esteatose hepática. A HFD induziu inclusões lipídicas micro- e macrovesiculares que não afectaram a estrutura central do fígado. A esteatose mais extensiva foi verificada em CAF, onde as microvesiculas se disseminavam por todo o órgão. Julga-se que a macroesteatose, apenas evidente em HFD, seja benigna e que apenas a microesteatose preceda a fibrose hepática,

De acordo com o perfil histológico, foram detectados numerosos focos inflamatórios pequenos em HFD. No entanto, em CAF os pontos de inflamação eram bem maiores e presentes por todo o fígado. Este fenótipo evidenciado em CAF sugere a progressão maligna de esteatose hepática para esteatohepatite não-alcoólica.

Parece-me portanto evidente que uma dieta semelhante à típica ocidental induz um estado altamente patológico e equiparável ao Síndrome Metabólico humano. Embora as dietas ricas em gordura sejam de facto indutoras de anomalias fisiológicas, estão muito longe das alterações provocadas por CAF. Além disso, fica também claro que a composição em açúcares é determinante para os efeitos deletérios na dieta e aqui reside um ponto-chave. Repare que a HFD utilizada não era reduzida em CHO, que representavam 35 % das calorias. Esta é a dieta geralmente seguida nos ensaios laboratoriais e que pretende demonstrar os efeitos deletérios da gordura no metabolismo. A meu ver, apenas prova que um elevado consumo de gordura (45 %) concomitante com CHO (35 %), afecta os parâmetros metabólicos a um nível patológico. Além disso, 17 % das calorias em HFD provinham da sacarose, tal como acontece na maioria dos ensaios, e mesmo as outras fontes de CHO eram de elevado índice glicémico. Que a sacarose, através da frutose, induz disfunções metabólicas várias é reconhecido há mais de 30 anos.

Julgo que o argumento do efeito das dietas ricas em gorduras nos modelos animais fica enterrado definitivamente com o estudo de Stamper. Este trabalho tem especial importância e questiona a validade de alguns resultados obtidos até então. Além disso, mostra claramente que a DIO por HFD deriva apenas do preconceito em relação às gorduras saturadas. Do ponto de vista técnico é tão complicado induzir Sindrome Metabólico com HFD como com uma dieta tradicional humana, esta ultima claramente mais indicada e bem mais prejudicial ao organismo.

Sérgio Veloso
srsveloso@gmail.com



1 comentário:

  1. Em humanos, obesidade e dieta low-fat parecem ser uma combinação perfeita para inflamação do fígado http://bit.ly/g64trM

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