de Karina Toledo, Peter Moon, FAPESP

puțină

Dietele de restricție calorică au fost asociate cu beneficii pentru sănătate, dar efectele lor asupra pielii nu au fost demonstrate anterior. Cercetările efectuate la Universitatea din São Paulo (USP) din Brazilia arată că controlul caloriilor ajută șoarecii să trăiască mai mult, deși reduce rezervele de grăsime din țesutul adipos necesare pentru a menține corpul cald. Pentru a compensa acest efect al dietei, pielea șoarecilor a stimulat creșterea blănii și a crescut fluxul sanguin pentru a încălzi pielea.

Autorii au observat, de asemenea, modificări ale metabolismului celular. Șoarecii au prezentat un răspuns adaptiv pentru a rămâne calzi - și în viață - în condiții în care alimentele erau limitate.

Cercetarea a fost efectuată în timpul bursei postdoctorale a Mariei Fernanda Forni la Institutul de Chimie al USP, cu sprijinul FAPESP și sub supravegherea Alicia Kowaltowski. Rezultatele studiului au fost publicate în septembrie în jurnal Rapoarte de celule. "Schimbările de blană și piele au fost extrem de perceptibile", a spus Kowaltowski. „Aceste schimbări sunt interesante, deoarece au apărut după doar câteva luni când animalele nu erau încă bătrâne”.

Experimentul a implicat două grupuri de șoareci și a durat șase luni. Într-unul dintre grupuri, șoarecii au fost lăsați să mănânce cât doreau în orice moment și au devenit obezi. Ceilalți au fost hrăniți cu o dietă cu doar 60% din caloriile consumate în medie de celălalt grup.

După șase luni, masa corporală a șoarecilor hrăniți cu o dietă cu restricție calorică (CR) a fost cu 40% mai mică decât cea a șoarecilor hrăniți cu o dietă fără restricții. Această modificare nu s-a datorat pierderii în greutate a șoarecilor; șoarecii hrăniți cu o dietă CR nu au câștigat la fel de mult în greutate ca șoarecii care ar putea mânca ad libitum. Deoarece grăsimea care ajută la menținerea corpului cald s-a diminuat la șoarecii CR, răspunsul adaptativ al pielii lor a fost de a stimula creșterea blănii, iar după șase luni, blana lor a fost mai uniformă, mai groasă și mai lungă.

"Blana are proprietăți care izolează animalele pentru a păstra căldura", a spus Kowaltowski. "Credem că aceasta este o adaptare prezentă la mamifere. Cei care mănâncă mai puțin au mai puțină grăsime și au nevoie de mai multă blană sau păr de corp ca izolație termică."

Vascularizația pielii s-a schimbat, de asemenea. Comparativ cu grupul obez, grupul CR avea de trei ori mai multe vase de sânge în piele. Această modificare a crescut fluxul sanguin către celulele pielii. Mai mult, metabolismul celulelor pielii a prezentat diferențe între grupuri.

În schimb, la șoarecii supraponderali au apărut semne de îmbătrânire prematură a pielii. „Schimbarea vasoconstricției a ajutat șoarecii mai subțiri să rămână calzi, iar pielea lor a rămas, de asemenea, tânără”, a spus Kowaltowski.

În a doua etapă a experimentului, părți ale pielii au fost ras în ambele grupuri pentru a confirma că blana suplimentară a ajutat șoarecii CR să se încălzească. „Am ras șoarecii și am observat evoluția lor timp de o lună”, a spus Kowaltowski.

Cercetătorii au măsurat pierderea căldurii corporale și au descoperit că blana mai groasă a ajutat șoarecii să păstreze căldura. "Soarecii CR au pierdut masa musculara si au devenit letargici", a spus Kowaltowski. "Această schimbare metabolică a rezultat direct din pierderea căldurii corporale în mediu. Șoarecii nu au putut să trăiască bine fără blană".

În cele din urmă, pielea șoarecilor a fost vopsită în albastru pentru a investiga dacă a existat o diferență între șoarecii CR și șoarecii supraponderali în ceea ce privește grosimea blănii. Rezultatul a arătat că șoarecii CR aveau blana mai groasă decât șoarecii supraponderali. "Au pierdut mai puțină blană, iar blana lor a rămas groasă mai mult timp. Aceasta ar putea fi o adaptare pentru a evita cheltuielile de energie pentru blană în creștere", a spus Kowaltowski.

Aceste descoperiri sunt deosebit de semnificative, deoarece relevă nu doar un efect pronunțat al dietei CR asupra pielii, ci și un mecanism adaptativ pentru a face față izolației reduse din cauza modificărilor pielii în condiții de aport caloric mai scăzut.

Protecția ficatului

Într-un alt studiu publicat în Biologie și medicină radicală liberă, Grupul lui Kowaltowski a arătat că o dietă CR a protejat ficatul de daune cauzate de întreruperea temporară a fluxului sanguin către organ. „Când am comparat șoarecii hrăniți ad libitum cu șoarecii hrăniți cu o dietă CR, am găsit o diferență uriașă”, a spus Kowaltowski. Aproximativ 25 la suta din ficat a fost deteriorat in primul grup, si doar 1 la suta a fost deteriorat in cel din urma.

Modelul de ischemie/reperfuzie utilizat în experiment constă în întreruperea a aproximativ 70 la sută din fluxul sanguin în ficat timp de 40 de minute, simulând un atac de cord. Datele din literatura științifică sugerează că această procedură induce o creștere patologică a calciului tisular, ceea ce provoacă o defecțiune a funcției mitocondriilor (organite care produc energie pentru celule) și duce la moartea unor celule hepatice.

"Calciul este important pentru a regla metabolismul mitocondrial și pentru a crește producția de ATP [adenozin trifosfat, molecula care stochează energie]. Cu toate acestea, o cantitate excesivă de calciu determină organele să nu mai funcționeze corespunzător. Prin urmare, ipoteza noastră a fost că beneficiul observat al dietei a fost legat de o creștere a capacității mitocondriilor de a capta calciu din mediul intracelular fără a înceta să producă energie ", a declarat Sergio Menezes-Filho, cercetător la IQ-USP și primul autor al articolului.

Au fost efectuate experimente in vitro pentru a testa ipoteza și pentru a înțelege mai bine mecanismele implicate. Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au izolat mitocondriile de la ambele grupuri de șoareci, grupul de control a fost hrănit ad libitum, iar grupul de studiu a hrănit o dietă CR (60 la sută din aportul caloric al grupului de control).

Mitocondriile au fost plasate în mediu de incubație cu o sondă fluorescentă care a strălucit mai puternic pe măsură ce nivelul de calciu a crescut.

„Am adăugat o cantitate mică de calciu în mediu și fluorescența s-a intensificat. Pe măsură ce mitocondriile au captat calciul, strălucirea a scăzut. Am adăugat puțin mai mult. Când mitocondriile au atins capacitatea maximă de absorbție a calciului, calciul a început să revină în mediul de incubare. ., iar fluorescența a crescut chiar și fără adăugarea de mai mult calciu ", a explicat Menezes-Filho.

În acest experiment, grupul a observat că mitocondriile de șoarece CR au reușit să absoarbă aproximativ 70 la sută mai mult calciu decât au fost mitocondriile de șoarece de control fără afectarea funcțională.

Folosind spectrometria de masă, grupul a constatat că existau mai multe molecule ATP în mitocondriile extrase din grupul CR decât în ​​cele extrase din grupul martor. Marisa Medeiros, profesor la IQ-USP, a colaborat la această parte a studiului.

„Nu știm încă de ce mitocondriile șoarecilor hrăniți ad libitum au mai puțin ATP, dar această diferență este cu siguranță asociată cu capacitatea lor de absorbție a calciului”, a spus Kowaltowski. Atunci cand am asortat artificial nivelurile de ATP din ambele grupuri prin adaugarea de ATP pentru a controla mitocondriile sau reducerea acestuia in mitocondriile CR, absorbtia de calciu a devenit, de asemenea, egala.

Beneficii multiple

"Pur și simplu să le spui oamenilor să mănânce mai puțin nu funcționează. Obezitatea a devenit o epidemie globală. Încercăm să înțelegem cum acționează CR în organism și ce molecule sunt implicate pentru a identifica țintele pentru prevenirea sau tratarea bolilor asociate creșterii în greutate și vârstă". A spus Kowaltowski.

Experimentele efectuate până în prezent arată că dieta la animalele de laborator are efecte foarte specifice în diferite organe. De exemplu, în pancreas, regimul alimentar permite celulelor producătoare de insulină să răspundă mai bine la creșterea nivelului de zahăr din sânge. În creier, s-a constatat, de asemenea, că dieta oferă un beneficiu asociat cu capacitatea de absorbție a calciului mitocondrial, care ar putea preveni moartea neuronală în boli precum Alzheimer, Parkinson, epilepsie și accident vascular cerebral, printre altele.

Ignacio Amigo, cercetător la IQ-USP, și Fernanda Menezes Cerqueira, în prezent la Universitatea Ben-Gurion din Negev, Israel, au participat, de asemenea, la studii. „Până în prezent, în cercetarea noastră, am evaluat efectele RC în situații patologice acute, dar credem că dieta are, de asemenea, un efect benefic mai subtil asupra condițiilor fiziologice și ajută la reglarea metabolismului zilnic. Acest efect este ceea ce intenționăm să explorează acum mai amănunțit acum ", a spus Kowaltowski.