METABOLISMO GLICÍDICO EM MÚSCULO ESTRIADO
ESQUELÉTICO DE RATOS EM REPOUSO SUBMETIDOS
À RESTRIÇÃO PROTÉICA ALIMENTAR*
Miriam Gonçalves de CHAVES** Maria Alice Rostom de MELLO**
*Trabalho elaborado com o apoio financeiro da FAPESP (proc. 02/02354-0), CNPq (proc. 522755/96-8) e FUNDUNESP (00154/03-DF8). ** Departamento de Educação Física - Instituto de Biociências - UNESP - 13506-900.- Rio Claro - SP- Brasil
RESUMO: Com a finalidade de testar a capacidade bio-química de organismos desnutridos para o exercício físi-co, analisou-se o metabolismo muscular da glicose, em modelo experimental utilizando ratos. Foram usados ra-tos wistar recém-desmamados (21 dias), alimentados com dietas hipoprotéica (6%) ou normoprotéica (17%) até atingirem a idade adulta (90 dias). Foram avaliadas, in vitro, captação e oxidação de glicose, síntese de glicogênio e produção de lactato pelo músculo sóleo isolado do animal na condição de repouso. Os animais alimentados com a dieta hipoproteíca pesaram menos que os controles e apresentaram menores teores séricos de glicose, albumina e proteínas totais (p<0,05). Os ní-veis de lipídios hepáticos e ácidos graxos livres séricos foram maiores no grupo hipoprotéico, indicando eficá-cia da dieta hipoprotéica em induzir desnutrição. Não houve diferenças entre os grupos quanto à captação e oxidação de glicose, síntese de glicogênio, produção de lactato pelo músculo sóleo isolado. Esses resultados indicam que, nas condições do presente estudo, a des-nutrição imposta após o desmame parece não interferir no metabolismo muscular da glicose em repouso, embo-ra comprometa o crescimento somático.
PALAVRAS-CHAVE: Desnutrição protéica; ratos; meta-bolismo de glicose; músculo esquelético.
Introdução
A falta de alimentos e/ou a privação sócio-econômi-ca sócio-econômi-causa grande impacto sobre o desenvolvimento dos ha-bitantes de países do terceiro mundo. No Sul da Ásia e em locais da África e da América Latina, populações inteiras foram devastadas pela fome15, 11 .
As dietas de crianças entre 2 e 6 anos de famílias po-bres são particularmente inadequadas com relação à quantida-de e qualidaquantida-de. Isto se quantida-deve, em granquantida-de parte, à quantida-desinformação dos membros da família, que prejudica também a alimentação da mãe. A desnutrição materna durante a gestação causa retar-do no desenvolvimento fetal, persistinretar-do na próxima fase retar-do crescimento e na vida adulta do indivíduo 15 .
Constatou-se que o baixo peso das crianças do ter-ceiro mundo, bem como retardo do seu crescimento, achava-se intimamente associado com desnutrição 4, 15. Mesmo a
desnutrição leve que é fortemente prevalente, resulta em re-tardo acentuado do crescimento 11 levando a uma
popula-ção adulta com baixa estatura.
A capacidade física dos trabalhadores com baixa es-tatura nos países do terceiro mundo tem sido discutida. Foi sugerido que adultos de países em desenvolvimento apre-sentam eficiência mecânica maior do que indivíduos mais altos dos países desenvolvidos 24. Sugeriu-se também que
redução do tamanho corporal desacompanhado de altera-ções funcionais não necessariamente implica em comprome-timento motor grave 12. Por outro lado, o tamanho corporal
tem apresentado correlação positiva com a produtividade de operários 1.
Não há dúvidas de que a desnutrição protéica no século 21 e no novo milênio, agindo direta ou indiretamente, ainda constitui importante fator prejudicial à saúde e a pro-dutividade humana 3. Contudo, a despeito da importância do
problema, existem poucas informações na literatura a cerca da capacidade bioquímica de indivíduos desnutridos para realização de exercícios físicos.
A experimentação com animais de laboratório conduz a descobertas que não seriam possíveis por outros meios e que propiciam resultados de grande valor para o bem estar do ser humano 33. Permitindo análises aos níveis celular e
molecular, nas últimas décadas, os modelos animais em mui-to contribuíram para a ampliação dos conhecimenmui-tos sobre fatores responsáveis pela manutenção da homeostase do meio interno em diferentes situações.
O rato submetido à restrição protéica alimentar tem sido utilizado para a avaliação de diferentes aspectos da desnutrição protéica 23. Esse modelo mostrou-se útil na
iden-tificação de alterações da homeostase glicêmica advindos da dessa patologia. Observou-se que a desnutrição protéica provoca redução da glicose e da insulina sanguíneas duran-te duran-tesduran-te de tolerância à glicose 29, 31, redução da secreção de
insulina estimulada por glicose e outros secretagogos por ilhotas pancreáticas isoladas 2, 31;22;29 assim como aumento
Grupos experimentais
Os animais foram separados em dois grupos, de acor-do com a dieta recebida.
CONTROLES (N=25): alimentados por 60 dias com a dieta normoproteíca
DESNUTRIDOS (N=25): alimentados por 60 dias com a dieta hipoproteíca
Os ratos de ambos os grupos tiveram peso corporal e ingestão alimentar registrados uma vez por semana.
COMPONENTES Normoproteíca** (17% de proteína) Hipoproteíca** (6% de proteína) Caseína (84% de proteína) 202 71,5 Amido de milho 397 480 Dextrina de milho 130,5 159 Sacarose 100 121 L-cistina 3 1 Óleo de soja 70 70
Mistura de Sais (AIN 93-G) 35 35
Mistura de Vitaminas (AIN -93G) 10 10
Microcelulose 50 50
Cloridrato de Colina 2,5 2,5
Sacrifício dos animais e obtenção do material biológico Os animais foram sacrificados por decapitação, reco-lhendo-se o sangue em tubos de vidro de onde foi separado o soro para determinações de glicose, ácidos graxos livres (AGL), albumina e proteínas totais. Após coleta de sangue, através de laparotomia mediana, foi retirada uma porção do fígado para posterior determinação do glicogênio e da gor-dura. Foram ainda, removidos das patas traseiras, os dois músculos sóleos para procedimentos de incubação, visan-do avaliação visan-do metabolismo glicídico.
Incubação do músculo sóleo
Os procedimentos de incubação do músculo sóleo fo-ram descritos com detalhes anteriormente11. Brevemente, o
músculo foi isolado com o mínimo de lesão possível e fatias pesando em torno de 25-35mg foram incubadas em meio de Krebs-Ringer bicarbonato enriquecido com glicose (5mM), contendo [U - C 14] glicose (25 Ci/mL) e [H3] 2-deoxiglicose
(0,5 Ci/mL), e insulina (100µm/mL), dentro de frascos de vidro por cerca de 3 horas e meia. Foi mantido gaseamento por 45 minutos em agitação constante em banho-maria (30°C). O CO2 liberado durante a oxidação da glicose foi captado por hiamina 10x, colocada em aparato de vidro instalado dentro do frasco anteriormente citado. Foram avaliadas a captação de glicose utilizando-se a 2-deoxiglicose(2-DG) como marcador e a incor-poração da [U - C14] glicose a glicogênio (síntese), medindo-se
a radioatividade do H3 e do C14, respectivamente. O lactato
radioativo liberado no meio de incubação (produção de lactato a partir da glicose marcada) foi determinado através de coluna de troca iônica e o lactato total por método enzimático 7. A
quantificação de glicose oxidada foi feita através da medida da radioatividade do C14 presente na hiamina.
Determinações bioquímicas
A glicose sérica foi determinada através do método enzimático da glicose oxidase18 as proteínas séricas totais,
pelo método do biureto 18 albumina sérica, pelo método do
verde de bromocresol 6 e os ácidos graxos livres (AGL) séricos
pelo método do dietilcarbamato 8. O glicogênio muscular e
hepático foi extraído pelo processo descrito por Sjorgreen et al.32 e dosado pelo método da antrona16. A medida da
con-centração hepática de gordura foi efetuada de acordo com o método de Kamer et al.20.
Análise estatística
Os resultados foram expressos como média e desvio padrão e analisados pelo teste t. Em todos os casos, o nível de significância foi pré-fixado em 5%.
Resultados
Os animais mantidos na dieta hipoprotéica mostraram Tabela 1 - Composição das dietas (g/kg).
*Valores corrigidos em função do conteúdo de proteína na caseína láctica (859-malha 90, Fleur SPOKa Z 0.0.)
**Dieta para fase de crescimento, gravidez e lactação de roedores -AIN - 93G30.
***Dieta para indução de quadro de desnutrição 21.
enzima fosfatidil inositol-3 fosfatoquinase (PI3 quinase) no músculo esquelético 31. Foram, também, observadas altera-ções em algumas respostas do metabolismo glicídico ao
trei-namento físico nos animais submetidos à restrição protéica, tais como aumento exacerbado nos estoques de glicogênio muscular e hepático 10, 9.
Sendo a glicose importante substrato para a realiza-ção do trabalho muscular, o presente estudo foi delineado
para analisar o metabolismo muscular desse substrato na condição de desnutrição protéica em ratos em repouso. Para tanto foram avaliadas: captação e oxidação de glicose, sínte-se de glicogênio e produção de lactato pelo músculo sóleo isolado de ratos jovens, submetidos à restrição protéica ali-mentar.
Material e métodos Animais e dietas
Grupos Ganho de Peso Ingestão Alimentar Normoprotéico 149,6 4,94 12,9 1,40
Hipoprotéico 55,4 3,94 * 16,8 4,5
Resultados expressos como média ± erro padrão de 25 animais por grupo.
*Diferença significativa (P < 0,05, test-t) em relação ao normoprotéico.
Tabela 2 - Ganho de peso (g) e ingestão alimentar dos animais (g/100g de peso corporal por dia).
Os ratos hipoprotéicos tiveram valores significativa-mente maiores de glicogênio e lipídeos hepáticos em relação aos normoprotéicos. Em relação ao glicogênio muscular, não houve diferença significativa entre os dois grupos (Tabela 3).
Grupos Glicogênio Hepático Lipídeo Hepático Glicogênio Muscular
Normoprotéico 9,1 0,48 2,6 0,11 0,9 0,010
Hipoprotéico 10,8 0,42 * 7,2 0,44 * 0,8 0,011
Tabela 3 - Glicogênio hepático (mg/100mg), lipídeos hepáti-cos (mg/100mg) e glicogênio muscular (mg/100mg) dos animais.
Resultados expressos como média ± erro padrão de 25 animais por grupo.
*Diferença significativa (P < 0,05, teste-t) em relação ao normoprotéico.
Os animais do grupo hipoprotéico apresentaram teo-res significativamente menoteo-res de proteínas totais, albumina e glicose e significativamente maiores de ácidos graxos li-vres que o do grupo normoprotéico (Tabela 4).
Grupos AGL Proteínas Totais Albumina Glicose
Normoprotéico 259,2 11,7 6,4 0,19 5,8 0,11 122 5.0
Hipoprotéico 322,2 45,4 * 5,5 0,10 * 4,7 0,13 * 100 4.2 *
Tabela 4 - Teores Séricos de ácidos graxos livres (AGL em Eq/L), proteínas totais (g/L), albumina (g/L) e glicose (mg/dL) no soro dos animais.
Resultados expressos como média ± erro padrão de 25 animais por grupo.
*Diferença significativa (P < 0,05, test-t) em relação ao normoprotéico.
A Figura 1 mostra simultaneamente os valores de cap-tação de glicose, oxidação de glicose, síntese de glicogênio e produção de lactato pelo músculo sóleo isolado dos ani-mais. Não houve diferença significativa entre os grupos nes-ses parâmetros. Normoprotéico Hipoprotéico 0,0 0,2 0,4 0,6 Produção de Lactato
u
m
o
l/g
.6
0
m
in
.
0,0 0,5 1,0 1,5 Síntese de glicogênio 0,0 2,5 5,0 7,510,0 Oxidação (produção de CO2) de glicose 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Captação de Glicose
FIGURA 1 - Captação e oxidação de glicose, incorporação (síntese) de glicose em glicogênio e produção de lactato pelo músculo sóleo isolados dos ratos. Resultados ex-pressos como média ± erro padrão de 10 amostras teciduais.
Discussão
Modelo de desnutrição experimental
Estudos constataram que ratos jovens (45-50 dias de idade) mantidos por três semanas com dieta 6% de proteína, suplementada com metionina, vitaminas e minerais, desen-volvem muitas características encontradas na desnutrição protéica humana (kwashiorkor), especificamente, redução do ganho de peso e do crescimento corporal, hipoproteinemia, hipoglicemia, esteatose hepática e acúmulo de glicogênio no fígado 25, 19. Os dados do presente estudo mostrados na
Tabela 1 confirmam esses resultados, indicando eficiência do protocolo de alimentação em induzir desnutrição de ani-mais.
Ao contrário dos estudos feitos com ratos jovens, os quais tiveram menor ingestão alimentar do que os normoproteícos e desenvolveram também a desnutrição calórica 26, no presente experimento não houve diferença
significativa na ingestão alimentar entre os grupos. Pode-se inferir então que o quadro de desnutrição desenvolvido por estes animais, é de desnutrição protéica apenas.
Metabolismo glicídico muscular
Sabidamente a glicose, em conjunto com os ácidos graxos livres, tem papel fundamental no fornecimento de valores significativamente menores no ganho de peso que
energia ao músculo em atividade 3. Portanto, qualquer
altera-ção na utilizaaltera-ção muscular desse substrato pode comprome-ter a capacidade bioquímica do organismo na realização do exercício.
Em estudo anterior nosso grupo de pesquisa consta-tou que ratos submetidos à restrição protéica por períodos muito longos (desnutrição intra-uterina e pós-natal, até a idade adulta), embora preservem algumas adaptações ao trei-namento físico, mostram comprometimento significativo na síntese de glicogênio e na produção de lactato pelo músculo estriado esquelético 10. No presente estudo, foram avaliados
os efeitos de restrição protéica menos prolongada (desnutri-ção pós-desmame, até a idade adulta) sobre o metabolismo muscular da glicose.
Os resultados não mostraram nenhuma diferença sig-nificativa entre os animais alimentados com dieta hipoproteíca e aqueles alimentados com dieta normoprotéica quanto a captação e oxidação de glicose assim como quanto a síntese de glicogênio e produção de lactato pelo músculo esquelético.
Esses resultados precisam ser vistos com cautela, uma vez que no presente estudo, as medidas foram efetuadas com os ratos na condição do repouso. Talvez, durante a realização do exercício agudo seja evidenciada alguma alte-ração. Esta é uma hipótese bastante plausível, uma vez que foi demonstrado que ratos desnutridos e recuperados de desnutrição apresentaram lacticemia inferior à de ratos eutróficos durante exercício agudo de natação com sobre-cargas progressivamente maiores em relação ao peso corpo-ral 13. Demonstrou-se, também, que imediatamente após
ses-são única de natação com sobrecarga de 5% do peso corpo-ral, ratos desnutridos e recuperados de desnutrição mos-tram teores séricos de lactato menores e teores hepáticos e musculares de glicogênio maiores que ratos eutróficos 27.
Além disso, existem relatos anteriores na literatura de alterações no metabolismo glicídico intramuscular impostas pela restrição protéica alimentar pós-natal. Crace et al. 5
rela-taram maior captação de glicose pelo músculo sóleo isolado de ratos submetidos à dieta hipotroteíca em relação aos ali-mentados com dieta normoproteíca. Os mesmos autores 5
verificaram aumento na síntese de glicogênio em ratos com restrição protéica. Por outro lado Nolte et al. 28 não
constata-ram diferença na síntese de glicogênio entre animais contro-les e deficientes em proteínas estudando fatias musculares incubadas na ausência e na presença de ácidos graxos li-vres, embora tenha verificado redução na oxidação de glicose nas fatias provenientes dos animais deficientes em proteína. Hendriksen et al. 17 propuseram que taxas elevadas
ou reduzidas de glicogênio possam estar, entre outros fato-res, relacionados ao maior ou menor transporte de glicose, respectivamente. No presente estudo, os resultados pare-cem sustentar essa hipótese, uma vez que animais normoprotéicos e hipoprotéicos apresentaram valores seRecebido em 11.04.2003melhantes tanto na captação de glicose quanto na síntese de glicogênio muscular.
No presente estudo, não houve diferença significati-va no que se refere á produção de lactato pelo músculo iso-lado entre os dois grupos estudados. Contrariamente, Gobatto14 constatou maior produção de lactato pelos
mús-culos desnutridos. Todas essas informações sobre o
meta-bolismo glicídico muscular na desnutrição merecem análises mais detalhadas, pois existem muitos dados conflitantes en-tre os diferentes estudos.
Conclusões
A partir dos resultados obtidos podemos concluir que:
• a desnutrição protéica alimentar, mesmo quando imposta após o nascimento causa redução no crescimento do animal, que apresenta baixo peso em relação à idade.
• o estado de desnutrição leva a alterações na bioquí-mica sanguínea dos animais.
• a desnutrição protéica nas condições do presente estudo parece não intervir na metabolização da glicose pelo músculo estriado esquelético.
Esses resultados são indicativos que, embora indiví-duos expostos à desnutrição protéica após o nascimento possuam menor tamanho em relação aos saudáveis, o que parece uma desvantagem, podem apresentar uma atividade metabólica muscular tão eficiente quanto aqueles eutróficos, pelo menos na condição de repouso. Mais estudos são ne-cessários para que se possa inferir quanto ao metabolismo do músculo exercitado.
Agradecimentos
Os autores agradecem o suporte técnico de Clarice Y. Sibuya, Eduardo Custódio e José Roberto R. da Silva.
CHAVES, M.G. de; MELLO, M.A.R. Glucose metabolism in skeletal muscle rats submitted to dietary protein restriction. Alim. Nutr., Araraquara, v. 14, n. 1, p. 97-101, 2003.
ABSTRACT: There is few information about ability of
weaning to adult life induces growth arrest and alterations in blood, chemistry it does not seems to inter-fere with skeletal muscle glucose metabolism at rest.
KEYWORDS: Protein malnutrition; rats; glucose
metabolism; skeletal muscle.
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