Braz J Med Biol Res, iunie 1998, volumul 31 (6) 819-825

către

Creșterea conținutului de proteine ​​ale mușchilor scheletici de către clenbuterolul agonist adrenergic selectiv ß-2 exacerbează hipoalbuminemia la șobolanii hrăniți cu o dietă săracă în proteine

A.L. Sawaya 1 și P.G. Luna 2

1 Disciplina de neurofiziologie și fiziologie endocrină, Departamentul de fiziologie, Universitatea Federală din São Paulo, São Paulo, SP, Brazilia
2 Dunn Nutritional Laboratory, Cambridge, Marea Britanie

Abstract

Această investigație a examinat modul în care starea nutrițională a șobolanilor hrăniți cu o dietă săracă în proteine ​​a fost afectată atunci când animalele au fost tratate cu clenbuterol (CL) agonist selectiv ß-2. S-au folosit bărbați (în vârstă de 4 săptămâni) dintr-o tulpină consangvinizată, fără patogeni specifici, a șobolanilor cu glugă, menținuți la laboratorul nutrițional Dunn (N = 6 șobolani per grup). Tratamentul cu CL (Ventipulmin, Boehringer-Ingelheim Ltd., 3,2 mg/kg dietă timp de 2 săptămâni) a determinat o exacerbare a simptomelor asociate cu deficit de proteine ​​la șobolani. Concentrațiile de albumină plasmatică, deja scăzute la șobolanii hrăniți cu o dietă săracă în proteine ​​(grupa A), au fost reduse în continuare la șobolanii CL (A = 25,05 ± 0,31 vs. CL = 23,64 ± 0,30 g/l, P

Introducere

Hipoalbuminemia este o caracteristică principală a sindromului de malnutriție proteină-energie kwashiorkor. Datele din studiile de echilibru au arătat că, pentru ca hipoalbuminemia să apară, nu numai că proteinele din dietă trebuie să fie inadecvate, dar este, de asemenea, necesar ca consumul de energie să depășească cerințele pentru rata de creștere limitată de proteine ​​(1,2). Cu toate acestea, mecanismele prin care un surplus de energie interferează cu metabolismul proteinelor rămân necunoscute.

Acum este bine stabilit că șobolanii și alte animale hrănite cu diete cu conținut scăzut de proteine ​​devin hiperfagice, dar sunt capabili să disipeze o mare parte din surplusul lor de energie printr-o creștere a termogenezei induse de dietă (3). În special, a fost descrisă o creștere mare a activității țesutului adipos maro (4-6). În conformitate cu această imagine, unul dintre hormonii implicați cel mai direct în disiparea energiei, norepinefrina (NE), este crescut la șobolanii hrăniți cu diete cu conținut scăzut de proteine ​​(7,8). Multe studii (9-13) au demonstrat, de asemenea, o depunere crescută de proteine ​​și o creștere a ratei de sinteză a proteinelor în mușchiul scheletic atunci când șobolanii normali sau șobolanii hrăniți cu o dietă săracă în proteine ​​au fost tratați cu agonistul selectiv ß-2 specific, clenbuterolul . Prin urmare, este posibil ca creșterea nivelului de noradrenalină care are loc ca o consecință metabolică a aportului excesiv de energie să acționeze pentru menținerea proteinelor din mușchii scheletici chiar și atunci când aportul de proteine ​​din dietă este limitat. În mod clar, un astfel de mecanism ar putea explica distribuția inadecvată a proteinelor și hipoalbuminemia observate la șobolanii cu deficit de proteine ​​(14,15) și sindromul „disadaptare” al kwashiorkor la copii (16,17).

Deși studiile efectelor agoniștilor ß-adrenergici asupra ratei metabolice și asupra activității țesutului adipos brun (BAT) au indicat faptul că acțiunile sistemului nervos simpatic asupra BAT sunt mediate predominant de adrenoceptorii de tip ß-1, β-2 agoniști adrenergici selectivi sunt, de asemenea, implicate, deoarece o inhibare totală poate fi realizată numai printr-o combinație de antagoniști ai receptorilor ß-1 și ß-2 (18). De fapt, la fel ca medicamentele ß-1, agoniștii adrenergici selectivi ß-2 stimulează consumul de oxigen la șobolani și cresc atât temperatura BAT, cât și activitatea căii mitocondriale de conductă a protonului în acest țesut (9).

Prezentul raport descrie o încercare de a produce modificări metabolice care stimulează sinteza proteinelor musculare și disiparea energiei la șobolani alimentați cu diete cu conținut scăzut de proteine, prin administrarea clenbuterolului agonist selectiv ß-2. Ne-am așteptat ca o creștere a activității simpatice să agraveze caracteristicile raportate anterior pentru șobolanii hrăniți cu diete cu conținut scăzut de proteine ​​(6) și, prin urmare, să provoace o reducere mai mare a albuminei plasmatice. Acest lucru ar putea fi dovezi rezonabile că hipoalbuminemia este, de asemenea, promovată de creșterea activității agoniste selective ß-2 în timpul consumului de diete cu conținut scăzut de proteine. În plus, pentru a avea o imagine mai bună a modificărilor metabolice produse de prezentul tratament medicamentos, au fost măsurați doi hormoni, T3 și insulină, cunoscuți ca fiind asociați cu nivelurile plasmatice de albumină la șobolanii hrăniți cu o dietă săracă în proteine ​​(1,4, 6.15).

Material si metode

Masculii dintr-o tulpină consangvinizată, fără patogeni specifici, a șobolanilor cu glugă, menținuți la laboratorul nutrițional Dunn au fost folosiți în experimente. Animalele au fost înțărcate la 3 săptămâni cu o dietă sintetică pe bază de cazeină, cu raport proteic energie: energie totală (P: E) 0,20 (Tabelul 1) timp de 1 săptămână înainte de începerea procedurilor experimentale și apoi împărțite în 3 grupuri. Șobolanilor din grupul de control (A) li s-a acordat acces gratuit la o dietă cu conținut scăzut de proteine ​​(P: E 0,03) timp de 2 săptămâni (Tabelul 1). La șobolanii tratați cu medicamente (grupul CL), clorhidratul de clenbuterol (un agonist selectiv ß-2 specific, piață ca Ventipulmin, Boehringer-Ingelheim Ltd., Londra, Marea Britanie) a fost amestecat în dieta cu conținut scăzut de proteine ​​(dieta de 3,2 mg/kg )) timp de 2 săptămâni. Un al treilea grup, care a primit dieta de control cu ​​conținut scăzut de proteine, a fost hrănit în pereche cu animale CL (grupul P).

În perioada experimentală, șobolanii au fost adăpostiți individual în cuști de sârmă dotate cu tăvi pentru colectarea deversării de alimente. Temperatura ambiantă a fost menținută la 20-23 o C și s-a menținut un ciclu lumină-întuneric de 12 ore. Mâncarea și apa erau disponibile gratuit. Animalele au fost cântărite și consumul lor de alimente a fost înregistrat zilnic.

La sfârșitul perioadei experimentale, animalele au fost ucise între orele 10:00 și 11:00 h prin exanguinare sub anestezie cu dietil eter. Sângele a fost colectat în tuburi heparinizate și plasma rezultată a fost stocată la -20 ° C până când a fost necesar pentru analiză. BAT interscapulară a fost îndepărtată în tampon SHE rece cu gheață (0,25 mol/l zaharoză, 0,1 mmol/l HEPES, 0,1 mol/l dipotasiu EDTA, pH 7,2) și separat de mușchiul aderent și grăsimea albă. Apoi a fost șters, cântărit și omogenizat și menținut la 4 ° C pentru testarea activității citocrom oxidazei. Ficatul și mușchiul gastrocnemius dintr-un picior au fost îndepărtate și cântărite, iar alicote preluate în capsule mici de tablă pentru analiza azotului utilizând un analizor automat de azot (Dumas Analyzer, Carlo Erba, Erba Science, Swindon, Marea Britanie). Proteina a fost calculată ca N x 6,25.

Citocrom c oxidaza (EC 1.9.3.1.) A fost testată în omogenizați BAT urmând oxidarea citocromului c redus spectrofotometric la 550 nm conform metodei Yonetani și Ray (19). Albumina plasmatică a fost determinată folosind o tehnică de bromocrezol verde (6). Concentrațiile de T3 și insulină în plasmă au fost măsurate prin radioimunotest folosind reactivi furnizați sub formă de kit de Amersham International (Amersham, Bucks, Marea Britanie).

O estimare a compoziției carcasei a fost obținută prin uscarea prin congelare a carcasei animale. Apa corporală (%) și grăsimea corporală (%) au fost calculate din conținutul total de apă corporală măsurat prin deshidratare. S-a presupus că apa a constituit 732 g/kg din greutatea umedă fără grăsime a animalelor (20) conform ecuației:% grăsime = 100 (1 -% apă totală din corp)/0,732. Apoi procentul de grăsime a fost transformat în grăsime totală prin ecuația:% grăsime x greutate corporală/100.

Diferențele statistice au fost evaluate folosind ANOVA unidirecțional. Testul de diferență cel mai puțin semnificativ al lui Fisher a fost efectuat ulterior pentru comparații de perechi.

Discuţie

Din rezultatele obținute reiese clar că stimularea sistemului ß-2-adrenergic cu clenbuterol a determinat o exacerbare a simptomelor asociate cu deficitul de proteine ​​la șobolani. Concentrațiile de albumină plasmatică, deja scăzute la șobolanii hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine, au fost reduse în continuare la animalele tratate (6). În asociere cu această reducere a albuminei plasmatice, proteinele hepatice totale au scăzut sub nivelul observat la animalele cu acces liber la dieta cu conținut scăzut de proteine, în timp ce proteina musculară gastrocnemius a fost mai mare decât valorile bine conservate descrise în mod normal la animalele hrănite cu o dietă săracă în proteine ​​găsită de noi și de alții (15). Mai mult, majoritatea acestor modificări au fost dependente de doză (rezultatele nu sunt prezentate), efectul fiind mai pronunțat pe măsură ce concentrația de clenbuterol din dietă a crescut. În mod evident, efectul general de dezadaptare al dietei cu conținut scăzut de proteine ​​a fost crescut prin administrarea medicamentului.

În ciuda absenței unei diferențe semnificative în aportul de alimente, șobolanii tratați cu clenbuterol au arătat o reducere mult mai mare a creșterii în comparație cu șobolanii respectivi hrăniți în perechi. Acest lucru a fost asociat cu o scădere marcată a depozitelor de grăsimi. Efectele negative asupra performanței de creștere indică în mod clar că a avut loc o creștere substanțială a metabolismului energetic în general (nu datorită creșterii termogenezei BAT specifice), în concordanță cu rezultatele raportate de alți autori (9,12). Absența creșterii termogenezei BAT în această situație de eficiență energetică clar scăzută poate fi explicată, deoarece se știe că activitatea termogenă BAT este stimulată în principal de receptorii adrenergici ß-1, deși are loc o anumită stimulare a receptorilor ß-2 (18). Atunci când se consideră că, la acești șobolani hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine, activitatea BAT este deja substanțial crescută, este ușor de înțeles de ce această acțiune de stimulare mai puțin puternică prin intermediul receptorilor ß-2 ar eșua să provoace o creștere suplimentară a activității BAT. În studiul de față, activitatea citocrom oxidazei BAT a fost de fapt ușor scăzută, deși nu a fost diferită de șobolanii cu acces gratuit la dieta cu conținut scăzut de proteine.

Pe de altă parte, s-ar putea argumenta că creșterea redusă a animalelor tratate cu medicamente ar fi putut apărea din malabsorbția intestinală a alimentelor consumate, deoarece se știe că stimularea simpatică promovează relaxarea intestinală. Dacă această sugestie este corectă, totuși, tratamentul cu CL ar fi trebuit să provoace modificări metabolice, cum ar fi cele observate la animalele cu restricție de energie, adică recuperarea nivelurilor de albumină plasmatică, o scădere a valorilor plasmatice totale T3, o îmbunătățire a proteinelor hepatice etc. De fapt, modificările observate la șobolanii tratați cu CL au fost opusul a ceea ce s-ar fi așteptat. Prin urmare, se pare că explicația cea mai probabilă pentru scăderea greutății corporale și a grăsimii carcasei la șobolanii tratați cu proteine ​​cu conținut scăzut de proteine ​​CL este o creștere generală a ratei metabolice stimulată de acest agonist selectiv ß-2.

În comun cu alte studii, rezultatele noastre indică faptul că clenbuterolul crește conținutul de proteine ​​musculare asociat cu o scădere a conținutului de proteine ​​hepatice (exprimat pe ficat total) și are o acțiune lipolitică puternică (10-12). Aceste observații sugerează că sinteza plasmatică a albuminei a fost afectată de o stimulare directă a conținutului de proteine ​​musculare mediată adrenergic ß-2. Mai mult, aceste constatări confirmă descrierea dezadaptării metabolice observate la șobolanii cu deficit de proteine ​​și susțin sugestia că conservarea musculară mai bună este cea care scade probabil disponibilitatea aminoacizilor în ficat și, prin reducerea sintezei albuminei, provoacă hipoalbuminemie.

Aceste constatări sunt în concordanță cu rezultatele altor studii. Emery și colab. (21), studiind sinteza proteinelor în ficat, mușchi scheletic și BAT la șobolani hrăniți cu o dietă proteică de 7,6% timp de 2 săptămâni, a arătat că există diferențe în sinteza proteinelor musculare și hepatice ca răspuns la această dietă. În plus, au arătat că a existat o scădere a sintezei în ambele țesuturi, dar o conservare a masei proteice în BAT. Cu toate acestea, ficatul și mușchii au răspuns diferit la stresul deficitului de proteine. În ficat, sinteza proteinelor deprimate trebuia să scadă (cu 20% mai puțin decât martorul) în activitatea ARN (g proteină sintetizată g ARN -1 zi -1) fără modificări ale conținutului de ARN. Dimpotrivă, în mușchiul scheletic, activitatea ARN a fost nealterată de dietă și sinteza proteinelor deprimate ar putea fi atribuită în totalitate unei scăderi a conținutului de ARN. Rezultate similare au fost obținute și de Waterlow și colab. (22) la animalele hrănite cu o dietă cu 3,5% proteine.

Nu se știe de ce apar aceste diferențe hepatice și musculare. În acest protocol experimental nu au fost observate diferențe semnificative în plasmă T3 totală sau insulină. Crowe și Royle (23) au găsit niveluri scăzute de insulină și glucoză plasmatică, dar au crescut sensibilitatea la insulină la șobolanii hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine ​​(4% proteine) comparativ cu un grup hrănit în perechi care a primit o dietă cu 14,4% proteine. Pe de altă parte, Sakuma și colab. (2) au găsit dovezi că șobolanii au hrănit dieta cu 3% proteine, dar cu un aport normal de energie, au prezentat diferențe în reglarea genelor în comparație cu șobolanii hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine, cu consum redus de energie. Acești autori au descoperit că această afecțiune nutrițională a determinat o scădere a concentrației de mARN de albumină atât în ​​ARN citoplasmatic total, cât și în ARN poli [A] t în aceeași măsură ca și concentrația de albumină serică. Indiferent de mecanismele implicate în reglarea sintezei proteinelor hepatice și musculare în această condiție a aportului scăzut de proteine, rezultatele actuale indică faptul că stimularea adrenergică selectivă ß-2 prin clenbuterol a crescut proteinele musculare și poate ca o consecință a redus disponibilitatea aminoacizilor hepatici.

În concluzie, constatările prezente sugerează că mecanismele care se ocupă de conservarea proteinelor musculare la animalele hrănite cu o dietă cu conținut scăzut de proteine, cum ar fi activarea simpatică a ß-2, pot promova, de asemenea, afectarea ficatului și, în consecință, hipoalbuminemia.

Referințe

1. Lunn P & Austin S (1983). Aportul excesiv de energie promovează dezvoltarea hipoalbuminemiei la șobolanii hrăniți cu diete cu conținut scăzut de proteine. British Journal of Nutrition, 49: 9-15. [Link-uri]

2. Sakuma K, Ohyama T, Sogawa K, Fujii-Kuriyama Y și Matsumura Y (1987). Dieta cu conținut scăzut de proteine ​​și energie ridică transcrierea reprimată a ARNm-albuminei în ficatul de șobolan. Journal of Nutrition, 117: 1141-1148. [Link-uri]

3. Rothwell NJ, Stock MJ & Tyzbir RS (1982). Bilanțul energetic și funcția mitocondrială în ficat și grăsime brună la șobolani hrăniți cu diete „cafenea” cu conținut de proteine ​​variabil. Journal of Nutrition, 112: 1663-1672. [Link-uri]

4. Tyzbir RS, Kunin AS, Sims NM și Danford Jr E (1981). Influența compoziției dietei asupra concentrației serice de triiodotironină (T3), metabolismul mitocondrial hepatic și activitatea sistemului de navetă la șobolani. Journal of Nutrition, 111: 252-259. [Link-uri]

5. Rothwell NJ, Stock MJ & Tyzbir RS (1983). Mecanisme de termogeneză induse de diete cu conținut scăzut de proteine. Metabolism, 32: 257-261. [Link-uri]

6. Sawaya AL & Lunn PG (1985). Dovezi care sugerează că concentrația plasmatică crescută de triiodotironină la șobolani hrăniți cu diete cu deficit de proteine ​​este activă din punct de vedere fiziologic. British Journal of Nutrition, 53: 175-181. [Link-uri]

7. Kenovian AV, Vander Tuig JG & Romsos DR (1984). Consumul unei diete cu conținut scăzut de proteine ​​mărește rotația noradrenalinei în țesutul adipos maro. Journal of Nutrition, 114: 543-549. [Link-uri]

8. Vander Tuig JG & Romsos DR (1984). Efectele carbohidraților, grăsimilor și proteinelor dietetice asupra cifrei de afaceri norepinefrină la șobolani. Metabolism, 33: 26-33. [Link-uri]

9. Emery PW, Rothwell NJ, Stock MJ & Winter PD (1984). Efectele cronice ale agoniștilor ß2-adrenoceptor asupra compoziției corpului și sintezei proteinelor la șobolan. Rapoarte privind biosștiința, 4: 83-91. [Link-uri]

10. Rothwell NJ & Stock MJ (1987). Efectul agonistului selectiv beta 2-adrenergic (clenbuterol) asupra echilibrului energetic și a compoziției corpului la șobolanii normali și cu deficit de proteine. Rapoarte privind biosștiința, 7: 933-940. [Link-uri]

11. Bates PC & Pell JM (1991). Acțiunea și interacțiunea hormonului de creștere și a beta-agonistului, clenbuterolul, asupra creșterii, compoziției corpului și a transformării proteinelor la șoarecii pitici. British Journal of Nutrition, 65: 115-129. [Link-uri]

12. Perez-Llamas F, Sastre JF și Zamora S (1991). Influența nivelului de proteine ​​dietetice asupra creșterii: efectul clenbuterolului. Biochimie comparativă și fiziologie, 99: 671-675. [Link-uri]

13. Choo JJ, Horan MA, Little RA și Rothwell NJ (1992). Efectele anabolice ale clenbuterolului asupra mușchilor scheletici sunt mediate de activarea ß2-adrenoceptorului. Revista Americană de Fiziologie, 263 (Endocrinologie și metabolizare, 26): E50-E56. [Link-uri]

14. Coward WA, Whitehead RG & Lunn PG (1977). Motive pentru care hipoalbuminemia poate să apară sau nu în malnutriția proteică-energetică. British Journal of Nutrition, 38: 115-126. [Link-uri]

15. Lunn P & Austin S (1983). Diferențe în metabolismul azotului între șobolanii cu deficit de proteine ​​și cei cu deficit de energie, cu rate de creștere restrânse în mod similar. Analele nutriției și metabolismului, 27: 242-251. [Link-uri]

16. Gopalan C (1968). Kwashiorkor și marasmus. Evoluție și trăsături distinctive. În: MacCance RA și Widdowson EM (editori), Deficiențe de calorii și deficiențe de proteine. Churchill, Londra, 49-58. [Link-uri]

17. Rossouw JE (1989). Kwashiorkor în America de Nord. American Journal of Clinical Nutrition, 49: 588-592. [Link-uri]

18. Stribling D (1983). Farmacologia termogenezei. În: Girardier L & Stock M (editori), Termogeneza mamiferelor. Chapman și Hall, Londra, 11: 321-354. [Link-uri]

19. Yonetani T & Ray GS (1965). Metoda de măsurare a citocrom c oxidazei. Jurnalul de chimie biologică, 240: 3392-3398. [Link-uri]

20. Sheng HP & Huggins RA (1979). O revizuire a studiilor de compoziție corporală, cu accent pe apa totală și grăsimea corporală. American Journal of Clinical Nutrition, 32: 630-647. [Link-uri]

21. Emery PW, Rothwell NJ & Stock MJ (1983). Sinteza proteinelor în ficat, mușchiul scheletic și țesutul adipos maro al șobolanilor hrăniți cu o dietă cu deficit de proteine. Rapoarte privind biosștiința, 3: 569-573. [Link-uri]

22. Waterlow JC, Garlick PJ și Millward DJ (1978). Cifra de afaceri a proteinelor în țesuturile mamiferelor și în întregul corp. North Holland Publishing Company, Amsterdam. [Link-uri]

23. Crowe PJ & Royle GT (1988). Cinetica glucozei în efectul de epuizare a proteinelor a perfuziei de glucoză la șobolanul de post. Journal of Nutrition, 118: 1240-1244. [Link-uri]

Corespondență și note de subsol

Adresa de corespondenta: A.L. Sawaya, Dsciplina de Neurofisiologia și Fiziologia Endócrina, Departamentul de Fiziologie, Universidade Federal de São Paulo, Rua Botucatu, 862, Ed. Biomedicas, etajul 2, 04023-060 São Paulo, SP, Brazilia. Fax: 55 (011) 872-8631. E-mail: [email protected]

Cercetare susținută de CNPq și Dunn Nutrition Fund. Publicație susținută de FAPESP. Primit la 13 iunie 1997. Acceptat la 26 februarie 1998.

Tot conținutul acestui jurnal, cu excepția cazului în care se menționează altfel, este licențiat sub o licență de atribuire Creative Commons