Effect of the high-fat diet and yerba mate aqueous extract intake (Ilex paraguariensis) on the expression of proteins involved in the inflammatory response and insulin signaling regulation in the liver of Wistar rats

Introdução A obesidade está associada a um quadro de inflamação crônica e de baixa intensidade, que predispõe à resistência à ação da insulina e ao desenvolvimento do diabetes mellitus (DM) tipo 2. O aumento da concentração sanguínea de ácidos graxos não esterificados e de citocinas pró-inflamatórias eleva a expressão hepática de quinases (quinase do inibidor do fator nuclear kappa B (IKK)- e a c-jun N-terminal quinase (JNK)) que aumentam a resposta inflamatória e prejudicam a via de sinalização da insulina. A erva-mate (Ilex paraguariensis) contém compostos bioativos que apresentam a capacidade de reduzir a expressão de genes envolvidos na resposta inflamatória. Objetivo Investigar o efeito da ingestão do extrato aquoso de erva-mate (EAEM) sobre a resposta inflamatória e via de sinalização da insulina no fígado de ratos alimentados com ração hiperlipídica (HL). Métodos Ratos Wistar, machos, foram submetidos à dieta controle (CON) (n= 18) ou HL (n= 18) durante 12 semanas. Após esse período, seis animais de cada grupo foram eutanasiados, enquanto o restante dos animais foi distribuído em grupos que receberam, ou não, por gavagem, o EAEM (1 g/kg massa corporal/dia) durante quatro semanas. Após esse período, todos os animais foram eutanasiados e determinou-se as concentrações de glicose, insulina, colesterol total, HDL-colesterol, LDL-colesterol, VLDL-colesterol, triacilgliceróis (TAG), leptina, adiponectina, TNF-, IL-6, inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1) e a MCP-1 e a atividade sérica das enzimas alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST). Foi realizada análise histológica para verificação da infiltração de lipídios. Foi avaliada também a composição corporal dos animais. Para a análise da expressão das proteínas JNK, IKK-, AKT e IRS-1 nas suas formas totais e fosforiladas, e da proteína NF-B, na sua forma fosforilada, um grupo de animais (n = 36) foi submetido ao mesmo protocolo experimental, porém neste foi realizada a infusão de insulina previamente ao momento da eutanásia. Todos os animais foram submetidos ao teste oral de tolerância à glicose (oGTT) e ao teste de tolerância intraperitoneal à insulina (ipITT) na 1 ª, 12 ª e 16 ª semana do protocolo experimental. Resultados Após 12 semanas de protocolo experimental, os animais submetidos à ração HL apresentaram maior consumo alimentar, no entanto, isocalórico em comparação àquele dos animais do grupo CONBL (p < 0,05). O grupo HLBL teve aumento significativo do ganho de peso; do peso coxim adiposo retroperitoneal e do fígado; da glicemia de jejum; da glicemia quando submetidos ao oGTT, em todos os tempos do teste, e ao ipITT no tempo 0, 5, 30 e 40; da concentração sérica de colesterol total, LDL-colesterol, PAI-1 e PCR, em relação ao grupo CONBL (p < 0,05). Apenas 1/3 dos animais HLBL apresentaram degeneração micro e macrogoticular discreta. O consumo da dieta HL diminuiu a fosforilação da AKT em relação aos animais que consumiram a ração CON (p <0,05). No que se refere aos efeitos do EAEM, observou-se que esta intervenção não alterou o consumo alimentar, sendo que os animais submetidos à ração HL, com ou sem a administração do EAEM, ingeriram significantemente menor quantidade em relação aos seus respectivos grupos controles (p < 0,05), todavia, o consumo energético novamente mostrou-se isocalórico (p < 0,05). A administração do EAEM reverteu o quadro de ganho de peso nos grupos que consumiram a ração HL e, ainda, reduziu o percentual de lipídios da carcaça nos animais que consumiram a ração CON, em relação aos respectivos grupos sem a intervenção (p <0,05). O grupo CONEM apresentou aumento do percentual de massa magra e redução da glicemia no ipITT nos tempos após 5 e 10 minutos do início do tese, quando comparado ao seu grupo controle (p <0,05). O EAEM reduziu as concentrações séricas de colesterol total no grupo alimentado com ração HL em relação ao grupo CON (p < 0,05). O grupo HLEM apresentou menor razão da expressão da IKK- fosforilada pela total, fosforilação do NFB, bem como maior razão da expressão da AKT fosforilada pela total em relação ao grupo HL (p < 0,05). Conclusões O consumo de ração HL induziu no fígado perfil pró-inflamatório e quadro de intolerância à glicose Sendo assim, o consumo de ração HL pode ser considerado um fator relevante na etiologia da obesidade e no desenvolvimento das doenças crônicas não-transmissíveis (DCNT), em especial, do DM tipo 2. A intervenção com o EAEM modulou a resposta inflamatória e diminuiu a intolerância à glicose hepática Todos esse fatores, em conjunto, indicam que a erva-mate possa ter um efeito positivo na redução do risco e tratamento das DCNT.Introduction Obesity is associated with a chronic low-grade inflammation that predisposes to insulin resistance and to the development of type 2 diabetes. The augmentation of plasmatic nonesterified fatty acids and proinflammatory cytokines increases the hepatic expression of some kinases (inhibitor of kappa B kinase (IKK-) and c-jun N-terminal kinase (JNK)) that increases the inflammatory response and impairs the insulin signaling. Yerba mate (Ilex paraguariensis) contains bioactive compounds, which have the ability to reduce the expression of genes involved in inflammatory response. Objective This aim of this project was to investigate the effect of yerba mate aqueous extract (YMAE) intake on the inflammatory response and insulin signaling regulation in the liver of Wistar rats submitted to adjusted high-fat diet (HFD). Methods Male Wistar rats were fed with a control diet (n=18) or a HFD (n=18) for 12 weeks. After this, six animals of each group were euthanized and the rest of the animals were distributed in groups that received, or not, by gavage, YMAE (1g/kg body weight/day) for four weeks. Then, all the animals were euthanized and was determined the glucose, insulin, total cholesterol, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, VLDL-cholesterol, triacylglycerol (TAG), leptin, adiponectin, TNF-, IL-6, C-reactive protein (CPR), plasminogen activator inhibitor (PAI)-1 and MCP-1 concentration, and the alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) plasma activity. Histological analysis was performed for the evaluation of lipid infiltration. The body composition of the animal was also evaluated. To expression evaluation of the JNK, IKK-, NF-B, IRS-1 and AKT, a group of animals (n = 36) underwent the same experimental protocol, however, insulin infusion were done previously to moment of euthanasia. All animal were submitted to the oral glucose tolerance test (oGTT) and the intraperitoneal insulin tolerance test (ipITT) in the first, twelfth and sixteenth weeks of the experimental protocol. Results After 12 weeks of experimental protocol, HLBL group had higher feed intake, however, isocaloric intake when compared to the CONBL group (p < 0,05). The HLBL group had a significant increase of weight gain; retroperitoneal adipose deposit and liver weight; fasting glycaemia; glycaemia when submitted to oGTT in all times of the test and upon ipITT at time 0, 5, 30 and 40; serum total cholesterol, LDLcholesterol; PAI-1 and CRP in relation to CONBL (p < 0.05). Only one third of the HLBL animals presented micro and macrogoticular discrete degeneration. The consumption of HFD decreased the hepatic AKT phosphorylation compared to animals fed with the CON diet (p < 0,05). As regards to the YMAE effects, it was observed that this intervention did not alters food consumption, because the animals submitted to the HFD, with or without YMAE administration, ingested significantly lower quantity in relation to their respective control groups (p < 0.05). However, energy consumption again proved to be isocaloric (p < 0.05). The administration of YMAE reversed the weight gain in the groups fed with HFD and also reduced the percentage of carcass fat in the animals fed with the CON diet in relation to the respective groups without intervention (p < 0.05). The CONEM group presented an increased percentage of lean mass and reduction in blood glucose concentration in the ipITT after 5 and 10 minutes from the beginning of the test when compared to the control group (p < 0.05). The YMAE reduced serum total cholesterol concentration in the group fed with the HFD compared to CON group (p < 0,05). The HLEM group presented lowest ratio of expression of phosphorylated by total IKK-, NFB phosphorylation, as well as the major ratio of the expression of phosphorylated by total AKT than HFD group (p < 0,05). Conclusions HFD intake induced liver proinflammatory profile and glucose intolerance. Thus, HFD intake can be considered a relevant factor in the etiology of obesity and the development of chronic non-comunicable diseases, in particular, the type 2 diabetes. The intervention with YMAE modulates the inflammatory response and decreased glucose intolerance. All these factors together indicate that yerba mate may have a positive effect on risk reduction and treatment of chronic diseases