Effect of zinc on the physical growth, bacterial translocation and inflammatory response in wistar rats challenged by a regional staple diet and osmotic diarrhoea

O ciclo vicioso de desnutriÃÃo e diarreia infantil pode resultar em severas consequÃncias para o desenvolvimento. Estudos tÃm demonstrado a eficÃcia de zinco no tratamento da diarreia. Examinamos o efeito do acetato de zinco por via oral (500 mg/L na Ãgua de beber) em ratos Wistar recÃm-desmamados, desafiados pela desnutriÃÃo causada pela dieta bÃsica regional (DBR, com composiÃÃo de 9% de proteÃna, 70% de carboidrato e 0,3% de gordura) durante duas semanas, e pela diarreia osmÃtica induzida por uma soluÃÃo saturada de lactose (via gavagem, 30g/kg) nos Ãltimos sete dias do experimento. Os protocolos deste estudo foram previamente aprovados pelo Comità de Ãtica em Pesquisa Animal da Universidade Federal do CearÃ. Escores de diarreia osmÃtica foram classificados como se seguem: 0-fezes normais; 1- fezes Ãmidas; 2-fezes pastosas; 3-fezes semilÃquidas; 4-diarreia aquosa. As fezes foram verificadas para o escore de diarreia 24h apÃs a ingestÃo da lactose. O sangue foi coletado para mensurar o nÃvel de zinco sÃrico, usando espectroscopia de absorÃÃo atÃmica. Em seguida, os ratos foram sacrificados para coleta do jejuno que foi processado histologicamente para anÃlise morfomÃtrica de vilos, criptas, razÃo vilo:cripta, contagem de cÃlulas caliciformes e imunohistoquÃmica para vilina. AlÃm disso, avaliamos o perfil intestinal de citocinas por ELISA em amostras congeladas. Em um subconjunto de animais, os nÃdulos linfÃticos mesentÃricos e o baÃo foram colhidos em condiÃÃes assÃpticas para estudos de translocaÃÃo bacteriana. O linfonodo mesentÃrico e o baÃo foram removidos, pesados, homogeneizados e semeados em agar MacConkey para a quantificaÃÃo de unidades formadoras de colÃnias (UFC). A DBR causou reduÃÃo significativa (p<0,05) do ganho de peso ponderal e da altura dos vilos, aumento significativo da profundidade das criptas e reduÃÃo da razÃo vilo:cripta. Houve reduÃÃo da expressÃo de vilina tecidual e alteraÃÃo da borda em escova dos vilos e ainda reduÃÃo da contagem de cÃlulas caliciformes. AlÃm disso, a DBR causou reduÃÃo dos nÃveis sÃricos de zinco, com alteraÃÃes hematolÃgicas e aumento significativo nos nÃveis teciduais de IL-1&#946;, IL-10 e TNF-&#945;. O efeito combinado da soluÃÃo saturada de lactose e da DBR induziu diarreia osmÃtica e perda do ganho de peso ponderal, contudo houve aumento dos nÃveis sÃricos de zinco, com mesmo nÃvel de atividade inflamatÃria. AlÃm disso, houve aumento significativo de translocaÃÃo bacteriana no linfonodo e no baÃo, entretanto houve melhora nas alteraÃÃes histolÃgicas e da expressÃo de vilina e de cÃlulas caliciformes. O zinco melhorou o ganho de peso corporal somente na presenÃa da diarreia osmÃtica. A suplementaÃÃo de zinco melhorou a altura dos vilos, profundidade das criptas, somente no grupo desnutrido com DBR, mas melhorou a razÃo vilo:cripta em ambos os grupos. Ainda, a expressÃo de vilina foi aumentada no grupo desutrido controle tratado com zinco. A suplementaÃÃo com zinco reduziu os nÃveis teciduais de citocinas inflamatÃrias e o quadro diarreico, com menor translocaÃÃo no grupo com DBR e lactose com o tratamento de zinco. Nossos resultados apoiam o benefÃcio do tratamento com zinco no ciclo vicioso de diarreiaThe malnutrition/diarrhea vicious cycle may result in serious consequences for human development. Studies have documented the effectiveness of zinc for diarrhea treatment. We examined the effect of oral zinc acetate (500 mg/L in drinking water) to weanling rats, challenged by under nutrition using a regional basic diet (RBD, with 9% of protein, 70% of carbohydrate, and 0.3% of fat) for two weeks and by osmotic diarrhea induced by a saturated lactose solution (given by oral gavage, 30 g/Kg) in the last 7 days. Protocols from this study were previously approved by the Ethical Committee for Animal Research of the Federal University of Ceara. Diarrheal scores were graded as follows: 0-normal stools; 1-wet stools; 2-pasty stools; 3-semiliquid stools; 4-watery diarrhea. Rat stools were checked 24h post- lactose intake. Blood was drawn for zinc serum level measurements using atomic absorption spectroscopy. Afterwards, rats were euthanized to harvest jejunum tissue for histological processing, morphological analyses of villus, crypt and villus/crypt ratio, goblet cell counts, and villin immunohistochemistry. In addition, we measured intestinal cytokine profile by ELISA from frozen samples. In a subset of animals, mesenteric lymph nodes and spleen were harvested under aseptic condition for bacterial translocation studies. The mesenteric lymph node and spleen were removed, weighed, homogenized and plated onto agar MacConkey for quantification of aerobic colony-forming units/gram. The RBD caused significant reductions in weight gain and villus height (p