Programa de Pós-graduação em Nutrição da Universidade ... · companheira, minha verdadeira...
77
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE NUTRIÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA DE RECOMPENSA ALIMENTAR: ENFOQUE SOBRE O SISTEMA SEROTONINÉRGICO AMANDA ALVES MARCELINO DA SILVA RECIFE-2011
Transcript of Programa de Pós-graduação em Nutrição da Universidade ... · companheira, minha verdadeira...
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE NUTRIÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO
PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA DE RECOMPENSA
ALIMENTAR: ENFOQUE SOBRE O SISTEMA
SEROTONINÉRGICO
AMANDA ALVES MARCELINO DA SILVA
RECIFE-2011
2
AMANDA ALVES MARCELINO DA SILVA
PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA DE RECOMPENSA
ALIMENTAR: ENFOQUE SOBRE O SISTEMA
SEROTONINÉRGICO
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Nutrição do Centro de
Ciências da Saúde da Universidade Federal
de Pernambuco para obtenção do título de
Mestre em Nutrição.
Orientadora: Prof. Drª. Sandra Lopes de
Souza
RECIFE-2011
3
Silva, Amanda Alves Marcelino da
Programação do sistema de recompensa alimentar: enfoque
sobre o sistema serotoninérgico / Amanda Alves Marcelino da
Silva. – Recife: O Autor, 2011.
76
folhas: il., fig.; 30 cm.
Orientador: Sandra Lopes de Souza
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de
Pernambuco. CCS. Nutrição, 2011.
Inclui bibliografia e anexo.
1. Desnutrição perinatal. 2. Programação. 3. Sistema de recompensa. 4. Motivação. 5. Serotonina. I. Souza, Sandra Lopes de. II.Título.
UFPE
616.39 CDD (20.ed.) CCS2011-053
4
5
Dedicatória
A minha mãe Valdenice e minha irmã Angélica
Meu eterno agradecimento.
Pelo o que hoje me tornei, graças à confiança que depositaram em mim.
Por acreditar em mim nos momentos em que eu mesma fraquejei.
Por mostrar que eu podia tornar meus sonhos possíveis mesmo quando todos me mostravam o
contrário.
Por me apoiar incondicionalmente durante minha trajetória.
Por vibrarem com minhas vitórias.
Por mostrar que errar faz parte do aprendizado e nos torna seres melhores.
Dedico-lhes mais esta conquista, pois vocês foram a verdadeira razão de minha fé, luta e
perseverança.
Amo vocês!
6
Agradecimentos
A Deus,
Que apesar de minha falta de fé e egoísmo sempre esteve ao meu lado, a dar-me
força e determinação para ser capaz de transpor os obstáculos ao longo desta
trajetória.
A minha mãe Valdenice
Pelo amor incondicional, por dedicar sua vida para me fazer feliz, por me dar
a estrutura para seguir meus sonhos, por me mostrar que eu sou capaz de ir
sempre além, por me mostrar que todos nós temos fraquejas e medos, mas que
eles não podem ser maiores do que nossos desejos e objetivos, por ser meu porto
seguro, por ser um recanto de paz, amor e compreensão, por dar sentido a
minha vida, por fazer todo meu esforço, minhas noites de sono, minhas horas
de estudo valerem a pena. Porque é por você e para você que eu fui capaz de
chegar até aqui. Não existem palavras capazes de descrever a honrar a
satisfação em ser sua filha, apesar de nem sempre minhas atitudes e palavras
proferidas condizerem com isso. Meu eterno agradecimento!
A minha irmã Angélica,
Meu amor eterno e parte de mim, a parte mais bonita, doce e delicada. Alguém
que tem nome de flor do nome não poderia ser diferente! Mais que uma irmã e
companheira, minha verdadeira alma-gêmea, meu anjo da guarda. Angel que
ilumina meu caminho, com amor, fé a cada oração, a cada torcida pela
minha vitória, que nunca me deixou desistir, que nos momentos de desespero,
me deu a paz e equilíbrio que eu necessitava.
Serei eternamente grata a Deus por ter vindo por mais uma vida como sua
irmã. Amo você!
Sem vocês eu não sou nada, mas com vocês sinto-me completa,
Meus sinceros agradecimentos.
7
Agradecimentos
À orientadora Sandra Lopes pelo apoio, pela dedicação, por estar ao meu lado nas decisões
importantes da vida. Por mostrar meus pontos fracos e que eles são fonte de aprendizado constante.
Por ser minha inspiração profissional. Por ter cumprido sua promessa, de me oferecer o caminho do
aprendizado eterno, por me permitir ser curiosa, por me proporcionar oportunidades únicas, por me
engrandecer a cada conversar, a cada conselho. Agradeço especialmente pela paciência e
compreensão, apesar de minha “humildade”, sei que sou uma pessoa difícil de orientar. Mas acredito
que você fez um excelente trabalho, pois você não é apenas uma orientadora, mas uma amiga, uma
parceira, alguém em que se pode confiar. Ao longo desses anos houve impasses, mas acredito que
todos serviram para provar que nossa relação não era apenas aluno-professor, mas um forte
sentimento de amor, amizade, carinho e respeito. Obrigada, por me ajudar a sonhar e fazer de meu
sonho realidade.
À Bertrand Kaeffer pelo apoio e contribuições valiosas para a concretização deste trabalho.
À Silvano Batista pela amizade, apoio em momentos difíceis, pelas palavras de conforto nos
momentos de desânimo, por dar-me esperança mostrando que meu esforço não seria em vão, por
acreditar em mim. Por todos os momentos decisivos em que tive sua fé e sua força espiritual. Meus
sinceros agradecimentos.
As minhas eternas amigas Thacianna Barreto e Marthyna Pessoa, pela amizade, admiração, apoio nos
momentos difíceis, por ter certeza de que independente do resultado, vocês duas sempre estariam
ao meu lado. Por demonstrar que existe amizade desinteressada. Agradeço carinhosamente por ter
em vocês uma base de sustentação, por ter de vocês amor, carinho, respeito, a certeza de que apesar
da falta de tempo, quando estamos juntas é como nunca tivéssemos nos separado. Sinto-me honrada
por ter vocês na minha vida. Amo vocês! Obrigada por fazer parte dessa conquista e das muitas que
ainda virão.
A minha eterna “chefinha” Lisiane Oliveira, pelo aprendizado, compreensão e carinho durante todos
esses anos. Sem você eu não teria chegado tão longe. Seus ensinamentos, durante minha iniciação
científica foram fundamentais para esta realização e para me tornar o que sou hoje. Meus sinceros
agradecimentos.
À Manuela Figueiroa pela amizade, pela confiança depositada em mim e no trabalho. Por acreditar
que eu posso sempre fazer muito mais. Por ser tão especial e principalmente pelas contribuições
valiosas ao longo desse trabalho. Meus sinceros agradecimentos.
Aos meus amigos, Bruno Galvão e Diego Nunes, pela eterna paciência, compreensão e conselhos. Por
me mostrar que a maior virtude do homem é saber perdoar. Por estarem ao meu lado por todos
8
esses anos, por me apoiarem nos momentos difíceis, principalmente por me ouvirem nos momentos
de “surto”, por me ajudarem a fazer escolha certa. Sei que nem sempre agir de forma a merecer a
amizade de vocês. Mas fico profundamente feliz, pois apesar de meus erros eu sempre senti o amor,
o carinho e amizade de vocês.
À Aline Isabel pela amizade, paciência e compreensão ao longo desses anos. Pelo incentivo em etapas
decisivas de minha vida acadêmica, pelo conforto em momentos difíceis. Agradeço especialmente
pelo apoio e solicitude durante a execução deste trabalho.
À Tássia Ferreira pela amizade, apoio. Pelas conversas que tanto aliviaram nos momentos de
desânimo. Pelo privilégio de sua presença e confiança num momento tão importante da minha vida.
Obrigada, você faz parte dessa conquista.
À Mayara Brasil (minha estagiária), pelo apoio, pela parceria e paciência durante a execução deste
trabalho. Aprendi muito com você serei eternamente grata pelo o que você fez por mim, e por ter
suportado trabalhar ao meu lado. Obrigada pela torcida, você faz parte dessa conquista.
À Gisélia Muniz e Taisy Ferro pela amizade, apoio, e principalmente pela paciência ao me ouvir. Vocês
são muito especiais para mim, não só pela ajuda durante todas as fases desse trabalho, mas por
tornar essa etapa tão difícil, num grande prazer, afinal o que dizer das “reuniões científicas na casa de
Gisa”, fonte ampla de conhecimento. Obrigada pela honra e satisfação de tê-las na minha vida.
À Heloísa Mirelle e Thays Marinho pela amizade e apoio nos momentos difíceis e especialmente pela
compreensão e paciência ao me ouvir.
À Renata Campina (Renatinha), Kelli Ferraz e Matilde Cesiana, agradeço pela confiança, pelo apoio em
momentos decisivos da minha vida, por me ouvirem, pela paciência, e por tornar o trabalho no
laboratório tão gratificante e prazeroso.
A todos colegas de laboratório, Livia Almeida, Larissa Almeida, Carolina Peixoto, America Palmeira,
Iracema Melo Adriano Bento, Antonio Santos, Filippe Falcão, obrigada pela paciência, apoio, foi um
prazer conhecê-los. Meus sinceros agradecimentos.
A turma de Pós-Graduação em Nutrição 2009 pelo apoio e companheirismo ao longo desta etapa
Aos meus eternos mestres Raul Manhães, Elizabeth Nascimento, Maria do Carmo Fraga, Paulo
Padovan, Rosangela Coelho, Armando Marsden, Sandra Ferreira vossos ensinamentos serão eternos
para mim e sempre farão parte de minhas escolhas e decisões.
Aos meus alunos que me serviram de estímulo para concluir este trabalho e para seguir adiante.
A Pós-Graduação em Nutrição pela oportunidade de enriquecimento acadêmico.
A Neci Nascimento, Cecilia Arruda e Franciane pelo apoio, disponibilidade e principalmente paciência.
9
A Universidade Federal de Pernambuco por ter me oferecido a estrutura suficiente de seguir meus
objetivos, por me fazer crescer profissionalmente. Por ser meu segundo lar!
A CAPES e a FACEPE pelo apoio financeiro.
A todos que contribuíram direta e indiretamente para o que hoje me tornei.
10
“Pense como uma pessoa de ação e aja como uma
pessoa que pensa."
Henri Louis Bergson
11
RESUMO
A desnutrição em períodos iniciais da vida é capaz de promover alterações permanentes nas
estruturas encefálicas responsáveis pelo controle da ingestão alimentar. Achados laboratoriais
reforçam a teoria da programação. Entretanto vários mecanismos e processos celulares
precisam ser esclarecidos a cerca da programação do comportamento alimentar. O acesso a
alimentos palatáveis é considerado atualmente um dos preditores de desordens metabólicas,
entre elas a obesidade. Animais desnutridos são hiperfágicos. Esta hiperfagia foi relacionada
com modificações no sistema serotoninérgico. Na continuidade de investigação desses
achados, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da desnutrição perinatal sobre
a motivação alimentar e a ação do sistema serotoninérgico sobre o consumo de alimento
palatável. Nesse estudo, foram utilizados ratos da linhagem Wistar divididos em dois grupos
segundo a dieta oferecida às mães durante a gestação e a lactação: Nutrido (N, dieta com 17%
de caseína) e Desnutrido (D dieta com 8% caseína). Foram avaliados: a) Peso corporal durante
o período de lactação até os 35 dias de vida e aos 180 dias de vida. b) Comportamento
motivacional diante de recompensa alimentar, através do Runway Task. Este teste foi
realizado dos 60 aos 82 dias de vida, compreendendo 11 sessões alternadas de treinamento,
onde o animal era exposto à recompensa por 5min. c) Sequência comportamental de saciedade
com alimento palatável. Durante 60min os comportamentos de alimentação, limpeza e
descanso foram filmados e posteriormente observados. d) Ingestão de alimento palatável sob
efeito de ISRS. Animais sofreram privação alimentar de 4h. 1h antes da avaliação da ingestão
foi aplicado o ISRS (10mg/kg, por via intraperitoneal). Conforme a hipótese lançada
inicialmente, o presente trabalho demonstrou que a desnutrição perinatal aumenta a motivação
pela recompensa a alimentar, apesar do atraso cognitivo apresentado pelos animais
desnutridos. A desnutrição perinatal aumenta a motivação pelo alimento palatável e favorece a
ação da serotonina sobre a ingestão desse tipo alimento através de sua ação no sistema de
recompensa alimentar
Palavras-chave: desnutrição perinatal, programação, sistema de recompensa, motivação,
serotonina
12
ABSTRACT
Malnutrition in early periods of life can promote permanent changes in brain structures
responsible for control of food intake. Experimental findings reinforce the hypothesis of
programming. However several mechanisms and cellular processes need to be clarified about
the programming of feeding behavior. The access to palatable foods is now considered one of
the predictors of metabolic disorders, including obesity. Malnourished animals are
hyperphagic. This hyperphagia was associated with changes in the serotonergic system. On
further investigation of these findings, this study aimed to evaluate the effects of perinatal
malnutrition on the serotoninergic regulation of hedonic control of eating behavior. In this
study, we used Wistar rats were divided into two groups according to the diet offered to
mothers during pregnancy and lactation: Control (C, diet with 17% casein) and Low protein
(LP diet with 8% casein). We evaluated: a) Body weight during the lactation period until 35
days and 180 days of life. b) motivational behavior for food reward, through the Task
Runway. This test was conducted from 60 to 82 days of life, including 11 alternate sessions of
training, where the animal was exposed to the reward for 5min. c) behavioral sequence of
satiety with food palatable. 60min behaviors during feeding, grooming and resting were
videotaped and later observed. d) Ingestion of palatable food under the effect of SSRIs.
Animals were fasted for 4h. 1 h before intake assessment was used SSRIs (10mg/kg,
intraperitoneally). According to the initial hypothesis, this study showed that perinatal
malnutrition increases motivation for food rewards, despite the delay made by the cognitive
malnourished animals. Perinatal malnutrition increases motivation for food palatable and
promotes the action of serotonin on the intake of such food by their action on the system
reward.
Keywords: perinatal malnutrition, programming, system of reward, motivation, serotonin
13
LISTA DE FIGURA
1. Relação entre o controle homeostático e não-homeostático do balanço
energético.
2. Principais vias da sinalização para a ingestão alimentar. Figura modificada de
Erllasson-Albertson, 2005.
3. Esquema da conexão entre o sistema gustatório e o comportamento
alimentar. Modificado de Yamamoto, 2008.
4. Ação da serotonina sobre o controle homeostático da ingestão alimentar. Figura
retirada de Heisler et al., 2006.
5. Curva hipotética de velocidade de crescimento mostrando o efeito da inibição do
crescimento área (a, b, c, d) e subsequente catch-up (d, e, f). Retirada do artigo "Catch-
up growth",Williams, 1981.
6. Esquema dos grupos experimentais
7. Representação esquemática da estrutura runway
8. Esquema de treino do teste de motivação a recompensa alimentar
9. Descrição dos Parâmetros Avaliados durante a Sequência Comportamental de
Saciedade
FIGURAS DO ARTIGO
FIGURA 1A: Peso corporal dos grupos experimentais do 6º ao 35º dia de vida.
FIGURA 1B: Peso corporal dos grupos experimentais aos 180 dias de vida.
FIGURA 2A-D: Avaliação do número de direção reversa, pausas, latência para sair da caixa
inicial e para reagir a caixa alvo.
FIGURA 3: Avaliação da latência para iniciar o consumo da recompensa
14
FIGURA 4: Velocidade para realização da tarefa completa
FIGURA 5: Ingestão de alimento palatável e ISRS
FIGURA 6: Sequencia comportamental de Saciedade (SCS)
FIGURA 7: Avaliação dos comportamentos da SCS
FIGURA 8: Taxa de alimentação da SCS
15
LISTA DE TABELAS
TABELA 1- Composição das dietas experimentais oferecidas durante o período de gestação e
lactação.
TABELA 2- Informação Nutricional do Alimento palatável*
16
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 16
REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................................ 18
Controle do Balanço energético................................................................................................18
Serotonina e Comportamento alimentar ...................................................................................22
Adaptações as fontes de energia do ambiente........................................................................... 25
HIPÓTESE ............................................................................................................................... 31
OBJETIVOS ............................................................................................................................. 32
MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................................... 33
RESULTADOS ........................................................................................................................ 40
DISCUSSÃO ............................................................................................................................ 61
CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 67
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 68
ANEXOS.................................................................................................................................. 76
17
INTRODUÇÃO
O baixo peso ao nascer está relacionado ao elevado risco para desenvolvimento de
obesidade, diabetes e doenças cardiovasculares na vida adulta (HALES e BARKER, 1992). A
causa mais frequente de alterações do peso corporal em períodos precoces da vida é o aporte
nutricional materno durante a gestação e lactação (PAGE, MALIK et al., 2009). A
incompatibilidade entre o ambiente energético fetal e a disponibilidade de nutrientes em outras
fases da vida é importante preditor de doenças metabólicas (GLUCKMAN e HANSON,
2004). A desnutrição precoce modula estrutura e função de mecanismos responsáveis pela
manutenção do balanço energético (BELLINGER, SCULLEY et al., 2006). O equilíbrio
energético é mantido por inúmeras substâncias estimuladas pelo padrão dietético do indivíduo
que atuam, particularmente, sobre o hipotálamo (WYNNE, STANLEY et al., 2005). Entre os
vários fatores que influenciam a ingestão alimentar e o ganho de peso estão qualidade e
disponibilidade dos alimentos (SCLAFANI, 2001). A ação da desnutrição sobre mecanismos
encefálicos da regulação da ingestão alimentar e sua relevância para etiologia da obesidade é
evidente, porém pouco compreendida (ZHENG, LENARD et al., 2009). Os mecanismos
moleculares, celulares e comportamentais, subjacentes a esse fenômeno, ainda são pouco
esclarecidos para explicar sua amplitude de prejuízos à saúde, sendo na atualidade alvo de
intensa investigação científica. O nosso grupo de pesquisa trabalha no tema a mais de uma
década, e vem esclarecendo importantes pontos a cerca da homeostase energética desses
organismos. Alguns dos nossos resultados indicam que a desnutrição perinatal promove, na
idade adulta, aumento da ingestão alimentar e preferência por alimentos palatáveis (dados não
publicados). A preferência por estes tipos de alimentos é frequentemente associada a respostas
hedônicas, como a palatabilidade e o prazer (YAMAMOTO, 2006). O consumo de alimento
palatável é modulado por estruturas encefálicas constituintes do sistema de recompensa
alimentar (ADAN, VANDERSCHUREN et al., 2008). Os dados mais abundantes sobre a
neurotransmissão desse processo envolvem a dopamina, porém dados científicos vêm
apontando um potencial papel para a serotonina (KRANZ, KASPER et al., 2010).
Inicialmente reconhecida por atuar estimulando a saciedade (homeostática), a serotonina tem
sido relacionada atualmente a indução do consumo de alimento palatável (hedônica) (KRANZ,
18
KASPER et al., 2010). Assim, esse neurotransmissor parece exercer efeitos opostos sobre a
fome e saciedade a depender das qualidades sensoriais e calóricas do alimento. Entretanto, a
literatura ainda é escassa em relação aos mecanismos subjacentes do papel do sistema
serotoninérgico no controle hedônico.
Dentro deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da
desnutrição perinatal sobre a motivação alimentar e o possível envolvimento do sistema
serotoninérgico sobre o controle hedônico do comportamento alimentar nesses organismos.
Sobre as observações da relação entre a desnutrição perinatal e a preferência a alimento
palatável, o presente estudo hipotetizou que a desnutrição estimula o consumo de alimentos
densamente energéticos (palatáveis) através mecanismos envolvendo o sistema
serotoninérgico.
19
REVISÃO DE LITERATURA
Controle do balanço energético
O balanço energético é o resultado entre a quantidade de energia adquirida,
metabolizada e armazenada pelo organismo (WYNNE, STANLEY et al., 2005). O seu
controle depende de uma rede complexa de conexões entre estruturas encefálicas e do trato
gastrintestinal, além de estímulos sensoriais (olfato, paladar, visão) e propriedades inerentes ao
alimento. Existem dois níveis de controle: a) homeostático, envolvendo o hipotálamo e o trato
gastrintestinal; b) não homeostático, expresso pelo sistema de recompensa que inclui regiões
encefálicas como a área tegmentar ventral (VTA) e o núcleo Accumbens (MAGNI, DOZIO et
al., 2009) (Figura 1).
Figura 1: Relação entre o controle homeostático e não-homeostático do balanço
energético.
O hipotálamo integra sinais aferentes do trato gastrointestinal e do encéfalo para
produzir sinais eferentes de controle da ingestão alimentar e do gasto energético (SIMPSON,
20
MARTIN et al., 2009). Os núcleos hipotalâmicos arqueado (ARC), paraventricular (PVN),
ventromedial (VMN), dorsomedial (DMH) e área hipotalâmica lateral (LHA) possuem
interconexões envolvidas nesse controle (SIMPSON, MARTIN et al., 2009). O núcleo
arqueado é integrador dos estímulos periféricos, neurais e sensoriais (BOURET e SIMERLY,
2006). Neste núcleo são co-expressos o neuropeptídeo Y (NPY) e a proteína relacionada ao
gene agouti (AgRP), indutores do consumo alimentar, e a pró-ópio-melanocortina (POMC) e o
transcrito relacionado à cocaína e anfetamina (CART), indutores da saciedade (WYNNE,
STANLEY et al., 2005). Os núcleos paraventricular, dorsomedial e área hipotalâmica lateral
contêm os neurônios de segunda ordem (WYNNE, STANLEY et al., 2005). Esses processam
as informações recebidas do arqueado, ou mesmo da periferia e de outras regiões do encéfalo,
para efetuar os ajustes em direção a homeostase energética (WYNNE, STANLEY et al.,
2005). As duas populações neuronais do núcleo arqueado são sensíveis a sinais liberados pelo
trato gastrintestinal, pelo tecido adiposo (estoque de energia), e pelos níveis de nutrientes
circulantes (BERTHOUD e MORRISON, 2008). No entanto, é importante ressaltar que o
nível de controle homeostático pode sofrer a influência de fatores hedônicos (KELLEY e
BERRIDGE, 2002). O Sistema de Recompensa, quando ativado por estímulos palatáveis, pode
prolongar o tempo de uma refeição retardando a resposta do sistema homeostático
(ERLANSON-ALBERTSSON, 2005) (Figura 2).
21
NPYOREXINA
MCHa-MSH
Término daingestão alimentar
Prolongação da ingestão alimentar
Sensível ao paladar: RecompensaAlimento Palatável
Informação sobre o paladar e conteúdo energético
Sinais da periferiaGhrelinaInsulina
PYYCCK
HIPOTÁLAMO
PVN
DMH
VMH
LH
ARQUEADO
Centro de Recompensa
Accumbens
OpióidesDopaminaSerotonina
Tronco Encefálico
Ingestão alimentar
-
Figura 2: Principais vias da sinalização para a ingestão alimentar. Figura modificada de
Erllasson-Albertson, 2005.
As vias hedônicas são estimuladas por alimentos palatáveis, ricos principalmente em
lipídios e carboidratos (ERLANSON-ALBERTSSON, 2005). Três princípios norteiam o
sistema de recompensa alimentar: a) Liking- reação consciente relacionada a mecanismos
cognitivos, cujo principal estímulo é a palatabilidade. Um alimento palatável é prazeroso e
estimula de forma positiva o sistema gustatório (YAMAMOTO, 2008). As informações da
palatabilidade são processadas em receptores distintos distribuídos nas papilas linguais (NaCl-
salgado, HCl-ácido, sacarose-doce, quinino-amargo, ácido glutâmico-umami). A informação
de cada célula converge para o sistema nervoso central, onde serão gerados a percepção
cognitiva e os aspectos emocionais da informação palatável (YAMAMOTO, 2008) (Figura 3);
b) Wanting- mecanismo de motivação que está implicado no desejo de ingerir um
determinado tipo de alimento, podendo ser um estímulo não-condicionado ou aprendido
(BERRIDGE e KRINGELBACH, 2008). Pode apresentar um período de Incentivo Saliente,
que reflete um estímulo condicionado atribuído a algum elemento de motivação, gerando um
22
estado compulsivo semelhante aquele induzido por drogas de abuso (crack, cocaína)
(BERRIDGE e KRINGELBACH, 2008). Vale salientar que este mecanismo não tem impacto
hedônico ou de prazer, apenas reflete “o querer” sem necessariamente gostar da recompensa
(BERRIDGE e KRINGELBACH, 2008); c) Learning- aprendizado relacionado a experiências
passadas. Esse componente está relacionado à memória a longo prazo e processos de
compulsão (BERRIDGE e KRINGELBACH, 2008). O aprendizado pode contribuir para o
desenvolvimento e manutenção da adição. O comportamento alimentar pode ser modificado
por associação entre o aprendizado e experiências gustatórias relacionadas ou não ao prazer
(YAMAMOTO, 2006). Quando a ingestão do alimento é neutra ou livre de componentes
aversivos está associada a sensações hedônicas positivas (YAMAMOTO, 2006).
Figura 3: Esquema da conexão entre o sistema gustatório e o
comportamento alimentar. Modificado de Yamamoto, 2008.
Os componentes do controle hedônico da ingestão alimentar são traduzidos e
integrados através do sistema cortico-mesolímbico formado pelo núcleo Accumbens, estriado
ventral, área tegmentar ventral, córtex pré-frontal, hipocampo e amígdala (BERRIDGE,
ROBINSON et al., 2009). O caminho percorrido pela informação palatável é mais complexo,
pois depende do valor nutricional (ricos em carboidratos ou gordura) e sensitivo do alimento
(visão, cheiro, sabor, textura) (ROLLS, 2006). As informações alimentares que estimulam os
receptores sensitivos serão processadas em diferentes regiões encefálicas a depender do tipo
23
de sentido (ROLLS, 2006). Assim, poderá ocorrer no córtex temporal (visão), no bulbo
olfatório (olfato), no tálamo (textura) e no núcleo trato solitário (paladar) (ROLLS, 2006). Em
seguida, as informações serão moldadas pelo núcleo Accumbens e área tegmentar ventral
(ROLLS, 2006). A região da amígdala transforma as informações recebidas dessas regiões em
estímulos emocionais (prazer), enquanto o hipocampo registra a “experiência prazerosa” na
memória (KELLEY e BERRIDGE, 2002).
O controle alimentar hedônico utiliza como principais neurotransmissores a dopamina,
a serotonina, a noradrenalina e os opióides (ERLANSON-ALBERTSSON, 2005). A dopamina
é apontada como principal neurotransmissor do sistema de recompensa alimentar
(BERRIDGE e ROBINSON, 1998). Os corpos celulares dopaminérgicos localizados na área
tegmentar ventral são os principais produtores de dopamina envolvida no controle hedônico da
ingestão alimentar (KELLEY e BERRIDGE, 2002). Esses neurônios apresentam projeções
para o núcleo Accumbens, amígdala, córtex pré-frontal, e hipocampo (KELLEY e
BERRIDGE, 2002). Por outro lado, os mecanismos utilizados pelo sistema serotoninérgico
nesse processo ainda são pouco conhecidos. A ação desse transmissor sobre a cascata da
recompensa alimentar parece ocorrer por modulação da neurotransmissão dopaminérgica
(BLUM, BRAVERMAN et al., 2000). Além desses, algumas substâncias liberadas pela
periferia agem sobre o sistema de recompensa alimentar. Receptores para insulina, leptina
(FIGLEWICZ, EVANS et al., 2003) e ghrelina (NALEID, GRACE et al., 2005) foram
identificados na área tegmentar ventral e substância Negra. Esses achados indicam que a
resposta hedônica também pode ser modulada por fatores homeostáticos.
Serotonina e comportamento alimentar
Há mais de três décadas é reconhecido o papel da serotonina sobre o comportamento
alimentar (BLUNDELL, 1977). A administração de inibidores seletivos de recaptação de
serotonina (ISRS), precursores ou agonistas de receptores serotoninérgicos, de forma geral,
inibem a ingestão alimentar por 18estimular a saciedade (um fenômeno homeostático)
(BLUNDELL, 1984; DOURISH, 1995; SIMANSKY, 1996). A serotonina encefálica localiza-
se nos núcleos da raphe do tronco encefálico (FULLER e WONG, 1990). Esse
neurotransmissor possui sete famílias de receptores designados de 5HT1R – 5HT7R,
24
subdivididas em 17 subtipos. Os principais receptores implicados na regulação da ingestão
alimentar são o 5-HT1B e o 5-HT2C (para revisão ver MAGALHAES, DE FREITAS et al.,
2010). Neurônios NPY/AgRP e POMC/CART do núcleo arqueado do hipotálamo apresentam
receptores 5-HT1B e 5-HT2C, que quando estimulados inibem a via orexigênica e estimulam a
anorexigênica resultando em saciedade (HEISLER, JOBST et al., 2006) (Figura 4). Terminais
serotoninérgicos fazem sinapse com neurônios que expressão POMC através do receptor 5-
HT2C, por outro lado através da ativação de 5-HT1B neurônios que expressam NPY e AgRP são
inibidos assim como sua ação inibitória sobre POMC através de projeções GABAérgicas
(HEISLER, JOBST et al., 2006). Estes resultados indicam que a serotonina, no controle
homeostático do balanço energético, promove saciedade por estimular neurônios
anorexigênicos e inibir ao mesmo tempo os orexigênicos no núcleo arqueado do hipotálamo.
Figura 4: Ação da serotonina sobre o controle
homeostático da ingestão alimentar. Figura retirada de
(HEISLER, JOBST et al., 2006).
Em algumas situações, a serotonina pode exercer efeito oposto sobre o balanço
energético, ou seja, estimular a ingestão de alimento. Essa ação ocorre através dos
mecanismos do controle hedônico do consumo de alimentos palatáveis (GRAY e COOPER,
1996). Embora os mecanismos ainda sejam pouco conhecidos, acredita-se que essa ação seja
indireta, através da modulação da serotonina sobre a neurotransmissão dopaminérgica (ALEX
e PEHEK, 2007). Essa hipótese se baseia no fato que a estimulação ou inibição de neurônios
dos núcleos da raphe produz, respectivamente, aumento e diminuição na liberação da
dopamina no núcleo Accumbens (YOSHIMOTO e MCBRIDE, 1992). Ademais a
25
administração direta de serotonina dentro da área tegmentar ventral ou no núcleo Accumbens,
aumenta os níveis de dopamina extracelular (GUAN e MCBRIDE, 1989; PARSONS e
JUSTICE, 1993). O núcleo Accumbens contém elevada densidade de receptores 5-HT1B
(BRUINVELS, PALACIOS et al., 1993; O'DELL e PARSONS, 2004). O receptor 5-HT1B
pode ser o principal envolvido no papel da serotonina sobre o controle hedônico do
comportamento alimentar, por sua capacidade de modular a liberação da dopamina em áreas
sistema mesolímbico (BERRIDGE e PECINA, 1995; YAN e YAN, 2001). A utilização de
agonista de 5HT1A também promove consumo de alimento palatável (DOURISH, COOPER et
al., 1988). O antagonista seletivo do receptor 5HT3 (ondansetron) reduz o consumo de
alimento palatável (VAN DER HOEK e COOPER, 1994). Outras evidências apontam relação
entre polimorfismo do gene que expressa o receptor 5HT2A (PRADO-LIMA, CRUZ et al.,
2006). Esses achados, em conjunto, corroboram para o efeito ubíquo da serotonina sobre o
comportamento alimentar, estimulando a saciedade no controle homeostático e o consumo de
alimento palatável no controle hedônico.
Os efeitos da serotonina sobre o controle do balanço energético podem ser alterados a
depender do histórico nutricional precoce dos indivíduos. Mudanças na reatividade para
diferentes tratamentos farmacológicos foram observadas em animais adultos com histórico de
desnutrição perinatal (ALMEIDA, TONKISS et al., 1996a). Foi observado redução da ação
anoréxica de um inibidor seletivo de recaptação da serotonina (citalopram) em organismos que
foram desnutridos durante a lactação (BARRETO MEDEIROS, CABRAL FILHO et al.,
2002). Sabe-se que os níveis de serotonina no sistema nervoso central estão aumentados
durante o período pós-natal em animais desnutridos (MANJARREZ, CHAGOYA et al.,
1994). O consumo alimentar de animais com histórico de desnutrição perinatal não foi
reduzido com agonista do receptor 5-HT1B (LOPES DE SOUZA, OROZCO-SOLIS et al.,
2008). A redução da ingestão alimentar durante as duas primeiras semanas de gestação reduziu
a ação hipofágica da serotonina da prole, efeito associado a diminuição dos níveis
hipotalâmicos do receptor 5HT2C (PORTO, SARDINHA et al., 2009). Esses dados sugerem
que os mecanismos de controle serotoninérgico sobre a ingestão alimentar possam estar
alterados de forma permanente em organismos com histórico de desnutrição perinatal. Dessa
26
forma, os ajustes promovidos pela desnutrição favorecem o balanço energético positivo por
reduzir a ação da serotonina sobre mecanismos homeostáticos e aumentar sobre os hedônicos.
Adaptações as fontes de energia do ambiente
A sensação de fome é condição inerente a sobrevivência das espécies. Por essa
sensação, o organismo sinaliza a necessidade de energia celular necessária a sua homeostase.
Em direção proporcional a complexidade do organismo, está o conjunto de mecanismos que
controlam a aquisição, utilização e armazenamento de energia potencial. Submetido as
condições do meio, os organismos necessitam lançar mão de ajustes nesses mecanismos para
garantir o fluxo de energia necessária a sua sobrevivência. A evolução das espécies está
intimamente relacionada a essa capacidade. A disponibilidade de alimento durante a pré-
história constituiu uma formidável pressão de seleção contribuindo de maneira drástica para a
seleção natural descrita por Charles Darwin (CONSTANZO, 2001). Em um ambiente escasso
de fontes de energia, a competição por essas se torna então a base da seleção natural que
reproduzirá as informações mais eficientes no manuseio da energia (WALLACE, CHISOLM
et al., 2010). As adaptações as fontes de energia podem ocorrer em diferentes níveis: a)
através de mutações do DNA que promoverão modificações na anatomia do organismo a fim
de permitir a exploração de fontes de energia alternativa, o que resultará no surgimento de
novas espécies; b) Através de mutações do DNA mitocondrial, o que permitirá através da
expressão de genes da bioenergética ajustes celulares regionais dentro da mesma espécie; c)
Com modificações epigenômicas em controladores da bioenergética celular, o que permite
ajustes as flutuações de curto prazo do ambiente energético (WALLACE, CHISOLM et al.,
2010). Quanto mais eficientes essas adaptações, mais evoluída se torna a espécie, e mais
complexos se tornam os mecanismos de controle da homeostase energética.
Muitas das diferenças que distinguem o homem dos outros primatas têm implicações
sobre a utilização de energia. Quando o homem se tornou bípede, economizou 35% da
energia necessária para locomoção (LEONARD, SNODGRASS et al., 2007). Por outro lado,
mais energia foi destinada a sua encefalização (LEONARD, SNODGRASS et al., 2007). O
homem moderno utiliza 20-25% da sua taxa metabólica basal para o encéfalo, contra 8-10%
27
dos outros primatas e 3-5% dos outros mamíferos (LEONARD e ROBERTSON, 1994).
Devido a essas modificações o homem está ocupando o mais elevado grau evolutivo. O tecido
nervoso, devido a sua complexidade e especialização, se desenvolve lentamente necessitando
de alguns anos para atingir o maior grau de maturação. Isso gera consequentemente um
período de vulnerabilidade as influências do ambiente (FORBES, STERN et al., 1978). Esse
foi definido como “período crítico do desenvolvimento” porque permite alterações estruturais
e funcionais do tecido nervoso de forma irreversível e permanente (DOBBING, 1964). A
dependência que os mecanismos de controle do balanço energético tem do sistema nervoso
central, permite que esses estejam vulneráveis as informações ambientais e se adaptem a elas
durante o período crítico (BELLINGER, LILLEY et al., 2004). Modificações do ambiente
nutricional ideal, durante a gestação e/ou lactação, geram alternativas de compensação
metabólica que mantêm a sobrevivência do individuo nesse meio (COTTRELL e OZANNE,
2007). Entre as alternativas estão ajustes na expressão e secreção de hormônios periféricos
como a leptina e a insulina, de neuropeptideos orexigênicos como o NPY e o AgRP e
anorexigênicos como a POMC e o CART (BISPHAM, GOPALAKRISHNAN et al., 2003;
DESAI, GAYLE et al., 2005). Esses ajustes em resposta ao ambiente nutricional incidente na
fase de vulnerabilidade do crescimento e desenvolvimento poderão conduzir a doenças
metabólicas na vida adulta se houver modificações desse ambiente ao longo da vida (SMART,
1981; BARKER, 1997; LANGLEY-EVANS e SCULLEY, 2006). Surgiram várias hipóteses
para esclarecer os mecanismos subjacentes desse processo, com vários estudos datando da
década de 40 aos dias atuais (FORSDAHL, 1977; WADSWORTH, BURNELL et al., 1985;
BARKER e OSMOND, 1986; HALES e BARKER, 1992; GLUCKMAN e HANSON, 2004;
ARMITAGE, TAYLOR et al., 2005).
No oeste da Holanda, entre 1944 e 1945, ocorreu um período de fome aguda num
centro urbano, denominado “Dutch Hunger Winter” (BURGER 1948). Este foi resultado de
um embargo alemão sobre as ferrovias, impedindo o transporte da região, associado a um forte
inverno que levou ao congelamento dos rios (BURGER 1948). Esta recessão provocou
redução gradativa da ingestão de calorias de 1800 Kcal/pessoa para níveis abaixo de 1000
Kcal/pessoa no decorrer de cinco meses. Esse período terminou abruptamente com a
dominação dos países aliados à Holanda e com uma maciça distribuição de alimentos para a
28
população atingida (BURGER 1948). Os indivíduos que foram expostos, na vida uterina, a
restrição alimentar prolongada durante o “Dutch Hunger Winter” apresentaram restrição do
crescimento após o nascimento e alterações metabólicas na vida adulta, tais como, intolerância
à glicose e resistência à insulina (RAVELLI, STEIN et al., 1976).
Algumas hipóteses surgiram para explicar os possíveis mecanismos envolvidos na relação
entre o padrão dietético de fases iniciais da vida e suas consequências morfofuncionais na vida
adulta. Em 1992 surgiu a Hipótese do Fenótipo Protetor sugerida por Hales e Barker (HALES
e BARKER, 1992). Segundo esta hipótese, o indivíduo submetido durante o período intra-
uterino à dieta deficiente em nutrientes, desenvolveria uma resposta adaptativa com o objetivo
de maximizar a eficiência quanto à aquisição, armazenamento e o uso de energia, para manter-
se neste meio e para garantir o crescimento do feto (HALES e BARKER, 1992). Esse fenótipo
continuaria a beneficiar o indivíduo, se a condição de nutrição deficiente permanecesse
durante a vida pós-natal (HALES e BARKER, 1992). Na presença de nutrição adequada ou
abundante, estas adaptações se tornariam fatores predisponentes ao desenvolvimento de
doenças na vida adulta (HALES e BARKER, 1992; 2001). Hipóteses mais recentes remetem a
mecanismos epigenéticos. Estudos têm identificado aumento na metilação do DNA e
mudanças covalentes de histonas em genes envolvidos no metabolismo, com consequentes
modificações na expressão fenotípica (WATERLAND e JIRTLE, 2004; OROZCO-SOLIS,
LOPES DE SOUZA et al., 2009). Essas hipóteses visam, em conjunto, o esclarecimento das
mudanças fisiológicas em diferentes níveis (molecular, celular e comportamental) induzidas
por situações do ambiente energético perinatal.
A obesidade na vida adulta associada ao “catch up” do crescimento está relacionada a
alterações de mecanismos que regulam o balanço energético (COUPE, GRIT et al., 2009).
Quando é removida a causa de retardo do crescimento, geralmente a restrição alimentar,
ocorre aumento na velocidade de crescimento, fenômeno denominado Catch-up growth
(PRADER, TANNER et al., 1963). Este fenômeno foi observado pela primeira vez em ratos
desnutridos que apresentaram elevada taxa de crescimento durante fase de realimentação
(OSBORNE TB, 1914). Inicialmente recebeu a definição de “período de compensação do
crescimento” (BOHMAN, 1955). O “catch-up” pode ser completo ou incompleto (Figura 5)
dependendo do grau de retardo e tempo disponível para recuperação (WILLIAMS, 1981).
29
Estudos desse fenômeno têm levantado a questão: O “catch-up” é apenas um fenômeno
normal da infância ou a interação da dieta entre os períodos pré e pós-natal que geram
respostas deletérias a longo-prazo? Atualmente as pesquisas com desnutrição perinatal e
efeitos da realimentação tentam identificar os efeitos a longo prazo do “catch-up growth”.
Algumas evidências associam o consumo de dietas densamente energéticas, após período de
restrição alimentar, como fator preditor de doenças cardiometabólicas na vida adulta
(LANGLEY-EVANS e SCULLEY, 2006; GUILLOTEAU, ZABIELSKI et al., 2009). Em
humanos, a desnutrição materna seguida de rápido crescimento pós-natal associa-se a
obesidade na vida adulta (BIESWAL, AHN et al., 2006; JIMENEZ-CHILLARON,
HERNANDEZ-VALENCIA et al., 2006). Assim como pode promover alterações pancreáticas
e renais gerando respectivamente hipertensão e diabetes na vida adulta (LANGLEY-EVANS,
LANGLEY-EVANS et al., 2003; CASIMIR, DE ANDRADE et al., 2011).
30
Figura 5: Curva hipotética de velocidade de
crescimento mostrando o efeito da inibição do
crescimento área (a, b, c, d) e subsequente catch-up (d,
e, f). Retirada do artigo "Catch-up growth",
(WILLIAMS, 1981).
A expressão de genes hipotalâmicos responsáveis pela síntese de peptídeos que controlam
a ingestão alimentar é alterada em indivíduos que sofreram rápido crescimento na fase de
recuperação nutricional (COUPE, GRIT et al., 2009). Verifica-se aumento na expressão de
peptídeos orexigênicos (NPY e AgRP) e redução de anorexigênicos (POMC e CART)
(CRIPPS, MARTIN-GRONERT et al., 2009). No período em que a disponibilidade de
nutrientes era limitada, essas adaptações apresentam papel chave para garantir o “catch-up
growth”, porém na medida em que se tornam permanentes podem ser responsáveis pela
hiperfagia e preferência por alimentos densamente energéticos, geralmente palatáveis, na vida
adulta (BELLINGER, LILLEY et al., 2004; ARCHER, RAYNER et al., 2005). Mecanismos
envolvidos com estimulação de substâncias que levam ao prazer e desejo por alimentos
palatáveis podem ter um papel relevante promovendo reforço para maior ingestão (LOWE e
BUTRYN, 2007). A combinação da restrição alimentar durante o período perinatal, rápido
crescimento e elevada ingestão de alimentos densamente energéticos na vida adulta induz ao
ganho de peso e consequente obesidade (ERHUMA, BELLINGER et al., 2007).
31
Diante do exposto nessa revisão, podemos verificar componentes fisiológicos que
favoreçam o desequilíbrio do balanço energético para o lado positivo. Somado a isso, estamos
inserido em um contexto socioeconômico que favorece a ingestão de alimentos palatáveis.
Sendo utilizados em grande escala, devido a suas propriedades organolépticas e seu baixo
custo, portanto é necessário o entendimento a cerca dos mecanismos de controle do balanço
energético para modificar este tipo de alimento e torná-los preferidos ao consumo.
32
HIPÓTESE
A desnutrição perinatal estimula o consumo de alimento palatável na vida adulta por
alterações de componentes motivacionais e da ação do sistema serotoninérgico sobre o
consumo desse tipo de alimento.
33
OBJETIVOS
Objetivo geral:
Avaliar o efeito da desnutrição perinatal sobre a motivação alimentar e a ação do
sistema serotoninérgico no consumo de alimento palatável.
Objetivos específicos:
Nos diferentes grupos experimentais avaliar:
O ganho ponderal;
A ingestão alimentar;
A motivação do animal frente ao estímulo de recompensa alimentar;
A sequência comportamental de saciedade em resposta a alimento palatável;
A ação de inibidor seletivo de recaptação da serotonina (ISRS) sobre o consumo de
alimento palatável.
34
MATERIAL E MÉTODOS
Delineamento experimental
Animais
Foram utilizados ratos albinos da linhagem Wistar provenientes do biotério de
criação do Departamento de Nutrição da Universidade Federal de Pernambuco. Para obtenção
dos animais experimentais, ratos adultos (120 dias) foram acasalados na proporção de 1 fêmea
para 1 macho. A prenhez foi diagnosticada pela presença de espermatozóide no esfregaço
vaginal, e confirmada pelo ganho de peso corporal da fêmea. O dia seguinte a este foi
considerado o dia 0 da gestação. No dia 0 as fêmeas gestantes foram transferidas para gaiolas
individuais, e durante toda a gestação e lactação receberam as dietas experimentais,
normoprotéica (caseína 17%) ou dieta hipoprotéica (caseína a 8%), de acordo com os grupos
experimentais. Após o nascimento dos filhotes foi realizada uma randomização com filhotes
de várias mães do mesmo grupo experimental e em seguida foi realizada a sexagem para a
formação das maternidades com 6 filhotes machos por mãe. Durante todo o experimento, os
animais foram mantidos em condições padrão de biotério (temperatura de 22 20C, sob ciclo
claro/escuro invertido de 12 horas, luz acesa às 18 horas), recebendo ração e água ad libitum,
segundo recomendação ética do COBEA (Colégio Brasileiro de Experimentação Animal).
Todos os procedimentos foram aprovados de acordo com a Comissão de Ética em
Experimentação Animal (CEEA) da UFPE- processo nº 23076.024837/2009-11 (vide anexo).
Obtenção dos Grupos Experimentais
Inicialmente, os grupos experimentais foram obtidos aleatoriamente de acordo com a
dieta experimental oferecida durante a gestação e lactação: fêmeas gestantes formaram os
seguintes grupos segundo dieta consumida durante a gestação e lactação (Figura 6):
- Grupo Controle (C): as fêmeas receberam dieta normoprotéica a base de caseína 17%
(tabela 1) durante a gestação e lactação.
35
- Grupo Desnutrido (D): as fêmeas receberam dieta hipoprotéica a base de caseína 8% (tabela
1) durante a gestação e lactação.
Tabela 1- Composição das dietas experimentais oferecidas durante o período de
gestação e lactação.
Constituintes Dieta hipoprotéica (8%)
Dieta normoprotéica (17%)
G % 100,00 100,0
Proteínas 8,10 17,30
Carboidrato 75,10 65,90
Lipídios 7,00 7,00
Fibras 5,00 5,00
Vitaminas 1,00 1,00
Minerais 3,50 3,50
Metionina 0,30 0,30
% Kcal 362,48 363,44
Figura 6: Esquema dos grupos experimentais
36
Procedimentos experimentais
Peso Corporal e Ingestão Alimentar
O peso corporal foi aferido diariamente durante do 1º ao 35º dia de vida pós-natal. O
registro da ingestão alimentar foi realizado aos 150 dias de idade. Neste momento, os animais
sofreram privação alimentar de 4h, após este período, foi disponibilizada dieta padrão (Labina
– Purina) com peso conhecido. A ingestão alimentar foi avaliada durante o período de uma
hora. A avaliação do alimento palatável foi realizada obedecendo ao mesmo procedimento da
dieta padrão. Para as medidas de peso corporal e ingestão alimentar foi utilizada balança
eletrônica com capacidade para 4 Kg e sensibilidade 0,1g (Marte, modelo S-4000).
Teste de Motivação (Runway Task Incentive)
Aos 60 dias de vida, todos os animais foram submetidos ao teste de motivação, após
privação alimentar de 4 horas. Este teste consiste de um paradigma comportamental, o qual
gera curvas de aquisição de aprendizado, bem como a velocidade e trajetória percorridas que
expressam a motivação do animal frente ao estímulo da recompensa (PECINA, CAGNIARD
et al., 2003). O teste foi realizado sempre entre 12 e 14 horas.
Estrutura do Runway Task
A estrutura do runway task é formada por duas caixas (Inicial e Alvo) nas
extremidades de um corredor. A caixa alvo apresenta mobilidade podendo se localizar a
diferentes distâncias da caixa inicial (Figura 7).
Caixa Inicial Caixa Alvo Centro de corrida
Caixa Alvo
120 cm 150cm
Figura 7: Representação esquemática da estrutura runway
37
Os compartimentos apresentaram as seguintes medidas: uma caixa inicial (19x14x30), um
centro de corrida (150x14x30), e uma caixa alvo (19x14x30). As caixas eram feitas de
acrílico, enquanto que o centro de corrida era de polipropileno. Uma câmera de vídeo (câmera
de infravermelho 1/3 480-linha chipsony) ficou localizada centralmente, de forma a filmar
todos os compartimentos, conforme a distância (15 cm a 150 cm) entre a caixa inicial e alvo.
Dentro da caixa alvo continha um recipiente com aproximadamente 5g cookies (Chocookies
chocolate Nabisco®
- Tabela 2).
Treino Runway Task
Os treinos foram conduzidos durante 11 sessões em dias alternados (22 dias) cada
sessão teve duração de 5min. Nas três primeiras sessões os ratos foram colocados diretamente
na caixa alvo (com as portas fechadas) durante 5 minutos com acesso a recompensa. Os
animais foram adaptados aos cookies chocolate (Nabisco®) nas três primeiras sessões, para
extinguir o comportamento de neofobia. Da 4ª sessão do treino, caixa inicial foi localizada 15
cm da caixa alvo. O animal ficou no caixa inicial durante 30 seg com a porta fechada, então a
porta se elevou e o animal pode prosseguir pelo centro de corrida. Se o animal não saía da
caixa inicial em 3 min, ele era gentilmente movido para a caixa alvo. Na sessão 5 a caixa
inicial se afastou 30cm da caixa alvo, para 60 cm na 6ª sessão, 75cm na 7ª, 90cm na 8ª, 120cm
na 9ª e 150m da 10-11 sessões (Figura 8).
A tarefa completa foi traduzida pela velocidade de execução, calculada por cada
sessão. Este parâmetro foi obtido dividindo o tempo de latência de reação a caixa alvo pelo
comprimento de cada dia. A saída da caixa inicial e a entrada na caixa alvo foram registradas
quando as quatro patas do animal se encontravam dentro dos compartimentos. O teste de
motivação foi finalizado quando o animal entrou na caixa alvo e iniciou o consumo da
recompensa em 30 seg.
38
5 sessão 30 cm
6 sessão60cm
7 sessão75 cm
8 sessão90cm
9 sessão120cm
10 sessão150cm
11 sessão150cm
Pré- exposição ao alvo Incentivo ao aprendizado Performance Treinado
Figura 8. Esquema de treino do teste de motivação a recompensa alimentar
Durante os 5min de teste, foram avaliados: o tempo de latência (em segundos) para sair da
caixa inicial, o tempo de latência (em segundos) para reagir ao caixa alvo, o número de pausas
e direção reversa na rota da corrida até o alvo (incluindo retração dos passos, acompanhado de
comportamento exploratório - cheirar), e o tempo de latência (em segundos) para iniciar o
consumo da recompensa simultaneamente a reação a caixa alvo.
Tabela 2- Informação Nutricional do Alimento palatável*
Porção de 30g ( 2 unidades)
Quantidade por porção
Valor calórico 147 kcal
Carboidratos 19g
Açúcares 10g
Proteínas 1,8g
Gorduras totais 7,3g
Gorduras saturadas 3,4g
Gorduras trans 0,3g
Fibra alimentar 1,1g
Sódio 63mg
(*) Informações contidas na embalagem do produto: Chocookies Chocolate-Nabisco
Sequência Comportamental de Saciedade
Para a avaliação das sequências comportamentais de saciedade, os animais foram
inicialmente submetidos a uma breve privação alimentar por quatro horas (HALFORD e
39
BLUNDELL, 1998). Após este período, foi oferecida a dieta, e durante 60 minutos foi
avaliado o consumo alimentar e a duração dos comportamentos de alimentação limpeza e
descanso característicos a sequência de comportamentos relacionados à saciedade (quadro 1).
O registro dos dados foi filmado (Câmeras de infravermelho-1/3 480 linha chipsony) e
posteriormente analisado por um observador treinado.
A sequência comportamental de saciedade foi realizada em 4 etapas, com todos os
animais dos 2 grupos experimentais, a partir dos 150 dias de vida:
Experimento 1: Nesta análise a SCS foi avaliada imediatamente após a oferta de dieta padrão
de biotério (Labina-Purina).
Experimento 2: Nesta análise a SCS foi avaliada imediatamente após a oferta de alimento
palatável (Cookies-chocolate, Nabisco®).
Experimento 3: Nesta análise a SCS foi avaliada 1h após a aplicação de solução salina
1ml/100g (0,9% de NaCl, por via intraperitoneal), e imediatamente após a oferta de dieta
padrão do biotério.
Experimento 4: Nesta análise a SCS foi avaliada 1 h após a aplicação de fluoxetina 1ml/100g
(10mg/kg, por via intraperitoneal) e imediatamente após a oferta de dieta padrão do biotério.
Foi registrada, durante um período de 60 minutos, a duração dos seguintes comportamentos:
40
Quadro 1: Descrição dos Parâmetros Avaliados durante a Sequência Comportamental de Saciedade
Sequência Comportamental de Saciedade
Parâmetro Avaliado Descrição
ALIMENTAÇÃO
O registro desse comportamento foi iniciado imediatamente quando o rato
foi observado junto ao comedouro iniciando a ingestão de ração. O mesmo foi
finalizado no momento em que o rato abandonou o comedouro.
LIMPEZA
O rato procedeu inicialmente o lamber de patas anteriores e movimentos
dessas sobre a cabeça continuando-se com o lamber da região ventral, do
dorso e das patas posteriores.
REPOUSO
O rato foi observado em posição de descanso, apresentando o corpo
repousado sobre o assoalho da gaiola.
ATIVIDADE Incluem outros comportamentos como: locomoção, cheirar, levantar as patas
anteriores e explorar a área.
INGESTÃO
ALIMENTAR
Foi obtida pela diferença do peso da ração antes e após a observação
comportamental.
Avaliação da ingestão de alimento palatável sob estimulo de um inibidor seletivo de
recaptação de serotonina durante a idade adulta
Nessa análise, foram utilizados animais previamente privados (por quatro horas) de
alimento. Os animais receberam fluoxetina (10mg/kg de peso corporal) ou solução salina (Na
cl 0,9%) no volume de 1ml/100g de peso corporal via intraperitoneal. Uma hora após as
injeções, foi disponibilizado alimento palatável (Chocookies- chocolate Nabisco®) em
quantidade conhecida. Após uma hora, o alimento foi removido e pesado para obtenção do
consumo por diferença entre a quantidade oferecida e a rejeitada.
Análises estatísticas
Os dados foram apresentados em média e erro padrão sendo utilizado ANOVA,
seguido de Bonferroni. O nível de significância foi considerado P igual ou menor que 0.05.
Todos os dados foram analisados usando o programa GraphPad Prism 5, versão 7.
41
RESULTADOS
O artigo original deste estudo é intitulado “Efeito da desnutrição perinatal sobre
aspectos motivacionais da recompensa alimentar e da ação serotoninérgica sobre a ingestão
de alimento palatável.” Será submetido como artigo original ao periodico The Journal of
Neuroscience- Behavioral/Systems/Cognitive, classificado como Qualis A1 pela CAPES.
Neste artigo foi verificado o papel da desnutrição perinatal sobre o comportamento
motivacional, assim como a influência de ISRS sobre a ingestão de alimento palatável. Foi
demonstrado que a desnutrição perinatal aumenta a motivação por recompensa alimentar, bem
como o possível papel favorecedor da serotonina sobre a ingestão de alimento palatável.
42
Effect of perinatal malnutrition on the motivational aspects of food reward and serotonin action on the intake of
palatable food
Authors:
Amanda Alves Marcelino da Silva1, Lisiane Santos Oliveira
3, Tássia Karin Ferreira Borba
2, Mayara Brasil de Sá
Leitão1, Raul Manhães de Castro
1, Sandra Lopes de Souza
2
1. Departamento de Nutrição – Universidade Federal de Pernambuco. – Recife- PE, Brazil.
2. Departamento de Anatomia – Universidade Federal de Pernambuco, Recife – PE, Brazil.
3 CAV-UFPE-Centro Acadêmico de Vitória UFPE, Vitória de Santo Antão-PE, Brazil.
Corresponding Author: Sandra Lopes de Souza
Corresponding author: Universidade Federal de Pernambuco- Departamento de Anatomia – UFPE
Av. Prof. Moraes Rego, 1235- Cidade Universitária CEP:50670901-Recife-PE-Brasil
Fone: 55 81 2126 8567
/Fax: 55 81 21268554
E-mail: [email protected]
Title: Effect of perinatal malnutrition on the motivational aspects of food reward and
serotonin action on the intake of palatable food
Abstract
Malnutrition in early periods of life can promote permanent changes in brain structures
responsible for control of food intake. Several mechanisms and cellular processes need to be
clarified about the programming of feeding behavior. Thus, this study aimed to evaluate the
effects of perinatal malnutrition on the serotonergic regulation of hedonic control of eating
behavior. In this study, we used Wistar rats were divided into two groups according to the diet
offered to mothers during the perinatal period: Control (C, diet with 17% casein) and Low
protein (LP diet with 8% casein). We evaluated: a) Body weight during the lactation period
until 35 days and 180 days of life. b) motivational behavior before food reward via the
Runway. This test was conducted from 60 to 82 days of life, including 11 alternate sessions of
training, where the animal was exposed to the reward for 5min. c) SCS with palatable food.
60min behaviors during feeding, cleaning, and resting were observed. d) Ingestion of palatable
food under the effect of SSRIs. Animals were fasted for 4h. 1h assessment was used SSRIs
(10mg/kg, pi). Perinatal malnutrition increases motivation for food reward, despite the
43
cognitive delay. The palatable food disrupts the behavioral sequence of satiety and the
serotonergic system contributes to these events, increasing intake of palatable foods.
Keywords: perinatal malnutrition, programming, motivation, system reward, serotonin.
Introduction
Studies demonstrate that a relationship exists between this critical window of
development and programming in an individual (1-3). Both factors are associated with
nutritional status and fetal outcome, and this mother-son has aroused interest in the scientific
world because of the relationship between these factors and the risk of diseases in adulthood
(3). Nutritional manipulations have shown that according to the ontogeny of each phase
(gestation, lactation or early childhood) and the species to be studied, the critical window of
development can open up, and lack or excess of nutrients act by directing the body to remain
metabolically about this condition (4-5). The process by which early insults at critical stages of
development lead to permanent changes in tissue structure and function is known as
intrauterine programming (4, 6).
Based on this concept, it is observed that the key point between perinatal diet and the
emergence of the metabolic syndrome, is the maintenance of energy balance. This balance can
be defined as the balance between supply and energy expenditure and is dependent on feeding
behavior, which represents an adaptive response from the demand of the internal environment
is modulated by the opportunities and limitations imposed by the external environment (7),
through the complex interaction between peripheral and central mechanisms that control the
processes of hunger and satiety (8). In general two types of systems are responsible for
regulating eating behavior, a homeostatic and other hedonic (9). The hypothalamus is capable
of integrating peripheral signals and central homeostatic control of this behavior (10). Within
peripheral, the hypothalamus receives signals of hunger and satiety from the gastrointestinal
tract, pancreas, liver and adipose tissue (11). While the cortical and limbic areas, such as the
prefrontal cortex, nucleus accumbens and ventral tegmental area, participate in the hedonic
aspects of food intake related to pleasure and sense of reward from eating. The access to
palatable foods (which by definition are foods rich in fat or carbohydrates), and incorporate
subjective values brings qualities to the food such as taste, texture. These properties are able to
stimulate the motivational behavior of the individual.
The dopamine has a fundamental action in the motivation of appetite, this pathway
consists of dopaminergic cell bodies located in the ventral tegmental area and projects to
multiple nodes, including the nucleus accumbens, amygdala, prefrontal cortex and
hippocampus (12). Another neurotransmitter involved with the ingestion of palatable food is
serotonin (13) This action appears to be dependent on its effect on dopaminergic
neurotransmission (14). The stimulation or inhibition of neurons of the nucleus raphe
produces, respectively, increase and decrease in dopamine release in the nucleus accumbens,
one of the key areas related to the hedonic control (15). Besides the direct administration of
serotonin in the ventral tegmental area or nucleus accumbens increases extracellular dopamine
levels (16-17)
The high prevalence of obesity today indicates that in the presence of palatable foods,
the homeostatic control can be overwhelmed, experiencing excessive food intake. Our
44
hypothesis is that malnutrition increases the motivation for the reward and that changes in the
serotonergic system are involved with the highest intake of palatable food. Therefore this
study aimed to examine whether protein malnutrition can alter the hedonic control of eating
behavior, through a possible serotonergic system programming.
Materials and Methods
Subjects
Virgin female Wistar rats (n=6) weighing 250-300g were obtained and maintained in the
laboratory with an inverted light/dark cycle of 12 hours (lights on at 6:00 p.m.) for 15 days for
adaptation, with water and a standard diet (Purina do Brasil S/A) ad libitum. The animals were
maintained at a room temperature of 22° ±2C. After the adaptation period, females were
assigned in a proportion of one female for one male. After confirmation of mating by
visualization of spermatozoa in a vaginal smear, the females rats were housed individually and
fed with either a control diet (17% casein) or low protein (8% casein). The day of the birth
was considered day zero. Day one after birth, pups were divided into male and female groups
and six male pups were assigned per dam. The experimental groups were classified in
accordance with the diet consumed during the perinatal period, undernutrition (8% casein)
(n=10, male) and control (17%casein) (n= 10, male). Female pups were discarded from the
study to prevent variations due to sex-related differences in metabolic programming. After
weaning at 21 days of age, both groups received a high fat diet until 35 days of postnatal life.
From the 36th
to 180th
day of life, all animals were fed a standard diet. All experiments were
performed in accordance with recommendations from the Brazilian Committee of Animal
Experiments – COBEA, and were approved by the Ethics Committee on Animal
Experimentation from Centre for Biological Sciences from the Federal University of
Pernambuco.
Food Intake and body weight (experiment 1)
Body weight was measured daily during the 1st to the 35th day of life. We performed the
analysis of dietary intake of standard diet for 150 days. The animals were isolated, suffered
food deprivation for 4 hours, after which it was provided a standard diet (Labina - Purina) with
known weight. Dietary intake was assessed for 1 hour. For measures of body weight and food
intake was used electronic scale with a capacity of 4 kg and 0.1 g sensitivity (Marte, model S-
4000).
Runway Task Incentive (Experiment 2)
At 60 days all animals (control and low protein) were subjected to runway task incentive, after
food deprivation for 4 hours. This test consists of a behavioral paradigm, which generates
curves of acquisition of learning, as well as speed and trajectory traveled that express the
motivation of the animal the stimulus of reward (PECIÑA et al., 2003). The test was
performed between 12 to 14h. The runway apparatus consisted of three compartments: a start
box (19x14x30), a central runway (150x14x30), and a goal box (19x14x30). The boxes were
transparent acrylic and opaque polypropylene apparatus. Sliding doors separated the start and
goal boxes from the runway alley. The images were captured by system of video camera
positioned in the center of the runway in order to visualize the entire apparatus. The start box
45
could be moved anywhere along the alley to be close as 15cm from the goal box as far as
150cm from the goal box. A dish in the goal box contained 5 grams of cookies (Chocookies-
chocolate- Nabisco). To extinguish any neophobia, rats were habituated to Chocookies-
chocolate-Nabisco during the first 3 sessions. Runway training was conducted in 11 sessions
on alternating days (22d training period) each session consisted of 5min. The animals were
deprived of food for 4 hours. This was followed by one test trial per session in two further
sessions (12 and 13). On the first three training sessions, rats were simply placed directly in
the closed goal box and allowed to eat the reward that found there for 5 min. On training
session 4, the start box was placed 15cm away from the reward. A rat was placed in the start
box in the start box for 30 sec with door closed; then the door was elevated, and the rat was
allowed to proceed into the runway. If a rat did not leave the start box within 3min, the rat was
gently pushed toward the goal box. The start box was moved to 30 cm from the goal on
session 5, to 60 cm on session 6, to 75cm on session 7, to 90 cm on session 8, 120 cm on
session 9 and 150 cm 10-12. The task completion speed was completed for each session by
dividing the latency to reach the goal box by the runway length on that day. Exit from the start
box was recorded when all four limbs of the animal were outside the start box, and entry of the
goal box was recorded when all four limbs of the animal were inside the goal box. Once the
rat enter of the goal box and began eating, it was allowed to consume the reward for 30 sec
before being retrieved. Incentive runway behavior analysis of (1) latency of leave the start
box, (2) latency to reach the goal box, (3) number of pause in the runway, (4) number of
reversals of direction in the runway en route to the goal (involving retracing o steps and
usually accompanied by investigatory sniffing), (5) latency to being eating the reward.
Behavioral Satiety Sequence (BSS) (Experiment 3)
The BSS study occurred on the 150th a day of life. The analysis of the behavioral satiety
sequence was performed essentially as described by Halford et al (1998). Feeding and non-
feeding behaviors during a 60 min test meal were continuously scored by a highly trained
experimenter, blind to the nutritional status of the animals, and recorded on a videotape to be
re-examined by a second skilled observer. Behaviors were categorized as: eating (ingesting
food, gnawing, chewing or holding food in paws), grooming (body care movements with the
mouth or forelimbs), and resting (sitting or lying in a resting position or sleeping). Other
measure scored from the behavioral observation of feeding was rate (amount of food
consumed (g)/ analysis of BSS duration (min). To promote feeding, food was removed from
home cages 4h before the onset of the test and the presentation of food took place 1 h before
the onset of the dark cycle. Food was weighed at the beginning and end of each session. The
behavioral sequence of satiety was conducted in four stages, with all four experimental groups
of animals, after 150 days of life: (a) In this analysis, BSS was assessed immediately after the
provision of standard diet (Labina-Purina). (b) BSS was assessed immediately after the supply
of palatable food (chocolate, Chocookies, Nabisco®). (c) BSS was measured 1h after
application of saline1ml/100g body weight (0.9% NaCl, intraperitoneally) and immediately
after the provision of standard diet. (d) BSS was assessed 1h after administration of fluoxetine
1ml/100g body weigth (10mg/kg, intraperitoneally) and immediately after the provision of
standard diet.
Palatable food Intake and SIRS (Experiment 4)
46
After 48 hours of assessment BSS animals were first deprived of food for 4 hours. And one
hour before the assessment was applied1ml/100g fluoxetine (10mg/kg/ intraperitoneally).
Palatable food (chocolate Chocookies-Nabisco®) was available with known weight and
observed for 1 h food intake of the animal.
Data analysis
Experimental results are expressed as means ± S.E.M. All data were analyzed using a
GraphPad Prism 5 program. Body weight, runway performance and data from the BSS were
analyzed using a two-way ANOVA followed by the Bonferroni test for multiple comparisons
between groups. Statistical significance was set at P<0.05.
Results
Figure (1A-B)
Body Weight
From the 6th day of life until the 35th day of life, the body weight the offspring undernutrition
(10,41 ±4,19) (p<0,05) was lower significantly than control (15,71±5,46) (Figura 1A). This
growth retardation persisted after 180 days of life, (370,3 ± 0,7) for the malnourished animals
compared to the control group (435,7 ±0,7) (Figura 1B).
Runway performance
Evaluation of the number reverse direction, pauses, latency of leave the start box, latency to
reach the goal box
Figure (2A-D)
Malnourished animals (0.70 ± 0.10, 0.40 ± 0.10) had fewer reverse direction compared to
control (1.40 ± 0.13, 1.70 ± 0.13) during sessions 5 and 8 (Figure 2A). Between sessions 8 and
9 malnourished animals (0.4 ± 0.08, 0.3 ± 0.08) had fewer breaks compared to control animals
(1.00 ± 0.10, 0.70 ± 0.09) (Figure2B).The evaluation of the response latency to target box
showed that malnourished animals (20.90 ±0.30, 19.60±0.40) had higher latency only during
sessions 5 and 7 in relation to its control (13.90 ±0.35, 13.20±0.24). During the 8 session
malnourished animals (11.60± 0.27) had a lower latency than the control (32.20±0.56) (Figure
2C). The latency to leave the start box was greater for the malnourished animals (3.90±0.19,
3.0 ± 0.015) also during the sessions 5 and 7compared to control (2.50 ± 0.12, 2,00 ±0.08).
During the 8 session malnourished animals (2.00 ±0.07) had a lower latency than the control
(2.50±0.07) (Figure 2D).
Assessment of latency for consumption of food reward
Figure (3A-B)
47
During the adaptation sessions, the malnourished animals (247.0±1.00, 187.5 ± 0.90,
48.0±048) showed a higher latency for consumption of food reward compared to control
(193.3±0,90; 145.40±0.90, 31.30±0.30) (Figure3A). During pre-exposure sessions (5, 6, 7) the
malnourished animals (58.30 ± 0.75, 59.50 ±0.85, 57.20±0.60) had higher consumption of
latency to reward ratio the control (48.80±0.45, 44.40±0.47, 42.60±0.55) .During the learning
incentives the malnourished animals (48.80±0.68,36.90±0.50) showed lower latency for
consumption of food reward compared to control (70.30 ± 0.80, 43,50 ± 0.41). During the last
two sessions, 10 and 11 the malnourished animals (42.90±0.27, 38.80 ±0.29) showed longer
latency to reward consumption compared to control (35.0±0.33; 33.60 ±0.31) (Figure 3B)
Speed
Figure 4
During the pre-exposure the malnourished animals (1.72 ± 0.09) had a lower speed (Figure 4)
than control animals (3.75 ± 0.16) in session 5. At the stage of learning incentives, the
malnourished animals (5.88 ± 0.17) had lower speed only in session 7 compared to control
(6.86±0.18). And maintained higher speed during the sessions in 8 (9.66±0.20) and 9
(13.20±0.29) and stage-trained, 10 sessions (17.07 ± 0.27) and 11 (18.07±0.31) compared to
control animals (6.07±0.23; 12.13±26; 15.18± 0.25; 16.10±0.27).
Palatable Food Intake and ISRS
Figure (5A-B)
Malnourished animals (8.20 ± 0.14) showed a higher intake of dietary pattern in relation to
control (6.13 ± 0.13). The intake of dietary pattern under the effect of SSRIs was greater in
malnourished (6.13 ± 0.13) animals than control (4.10 ± 0.13). (Figure 5A). The intake of
palatable food was greater in malnourished animals (16.40 ± 0.17) compared to control (13.53
± 0.15). Under the effect of SSRI ingestion of palatable food was greater in malnourished
animals (15.23 ± 0.20) compared to control (11.30 ± 0.18) (Figure 5B). By comparing the
pattern of food intake (6.32 ± 0.11; 4.10 ± 0.13) and palatable (13.53± 0.15; 11.30 ± 0.18)
under the effect of SSRIs in the control group was observed that the reduction in intake of
both diets. A comparison of food intake pattern and palatable under the effect of SSRIs in the
malnourished group, it was demonstrated that the reduction of standard diet (8.20 ± 0.14; 6.13
± 0.13) but not palatable food (16.40 ± 0.17; 15.23 ± 0.20).
Behavioral Satiety Sequence (BSS)
Figure s (6A-F, 7A-F, 8)
Each 5-min period was quantified duration of the behaviors of feeding, cleaning and rest and
no statistical differences between experimental groups during the 12 evaluation periods
(Figure 6). The point of satiety occurred at 37 minutos for control-diet standard (Figure 6A),
and 40 minutes for the malnourished-diet standard (Figure 6B). The feeding rate (Figure 7)
diet standard intake was not significantly different between the malnourished (1.2 ± 0.07) and
control (1.2 ± 0.07) groups. When observed the effect of selective inhibitor of serotonin
reuptake on the BSS, the point of satiety occurred at 27 minutes for the control-fluoxetine
48
(Figure 6C) and 28 minutes for the fluoxetine-malnourished (Figure 6D). The rate of feed
intake of standard diet under the effect of SSRI was greater (p <0.01, two-way ANOVA
followed by Bonferroni test) for the malnourished (1.2 ± 0.07) than for the control (0.74 ±
0.06). The point of satiety was not seen during the evaluation of BSS with palatable food
(cookies) between control (Figure 6E) and malnutrition (Figure 6F). The feeding rate was
higher (p <0.001, Two-way ANOVA followed by Bonferroni test) for the malnourished (1.4 ±
0.06) than for the control (1.09 ± 0.05).
Discussion
Malnutrition increases the perinatal behavior motivational before the food reward, translated
by the higher speed to run the entire job, in other words is to follow through and respond to
reward food. It promotes reducing the rate of distraction, observed by the lower number of
breaks and reverse direction during the learning incentives. Although increase the latency to
respond to food reward during the stages of adaptation and pre-exposure.
Protein malnutrition in the perinatal period causes a reduction in body weight that persists
after nutritional recovery. Data on body weight in adulthood these individuals are still
controversial. This fact is related to the period and type of malnutrition that occurs as well as
the type of diet consumed during nutritional recovery. Thus we observe a higher body weight
in rats malnourished during the perinatal period that were fed diets hypercaloric during the
recovery phase (2), or for life (3), or persistent weight reduction when normocaloric diet was
consumed (4 - 7).
During pre-exposure test conducted in this study motivation, the highest latencies to exit the
box and respond to the initial target box can indicate delay of learning promoted by
malnutrition. However, when activity was repeated by the training phase, learning incentives,
this deficit was minimized. The malnutrition was related in mice and human learning and
memory deficits (18-19). Nutritional restriction in early life affect the formation of the
hippocampus, a structure that plays an important role in learning and memory (20). The
prenatal malnutrition decreased 20% in the number of neurons in the CA1 region of
hippocampus (21). These neurons are essential for the process of learning and memory.
Transmitters important in learning and spatial memory are affected by malnutrition, such as
reduction in the density of GABAergic neurons (22-23), the levels of acetylcholine and the
muscarinic M2 receptor density in pyramidal cells CA1 and CA3 of the hippocampus (24-26).
The temporary deficit observed in the test of motivation for this study agrees with
observations reported in children with low birthweight, which show mild cognitive
impairment, but that disappears over time (27).
Moreover, evidence indicates that some neural changes, caused by malnutrition may be offset
by environmental stimulation (28-29). The sensory stimulation of palatable food possibly
acted as a reinforcement learning in this study (30). This effect can offset the cognitive deficits
induced by malnutrition (30). This learning is not just the ability to learn tasks, but also the
formation of "memory food" generated by the content of calories and sensory quality (taste,
odor) of the reward (31). Thus, we observed that despite the higher latency to consume the
reward during the adaptation phase and pre-exposure, this behavior was reversed at the stage
of learning incentives. In this phase, we found that perinatal malnutrition increased the speed
49
to perform the entire task. This performance was associated with a reduction in the number of
distractions that route (verified by pauses and reverse directions). These results agree with
observations of reduced anxiety and increased impulsivity observed in malnourished animals
(32).
Malnourished animals have high levels of brain dopamine (33). There is influence of
dopaminergic system activation in the nucleus accumbens and VTA on the hedonic control of
eating behavior (34). Exposure to palatable food increases dopamine release in the nucleus
accumbens, which in turn stimulates locomotor activity, leading the search for food (35).
This study suggests that perinatal malnutrition exacerbates the components "learning" and
"wanting" hedonic control of eating behavior by increasing the motivation for the reward. The
elevation of extracellular dopamine, mainly in the nucleus accumbens and ventral tegmental
area facilitates the components "wanting" and "learning" and emphasizes the motivation for
food reward (36). Most studies emphasize the role of dopamine on the hedonic control (37-
39). The activity of other neurotransmitters on this behavior has been neglected in recent
decades, among them is serotonin. We know that malnutrition promotes high concentration of
brain serotonin. Therefore, we associate the best performance of malnourished animals
compared to food reward with high levels of serotonin. One of the first studies on this subject
demonstrated action of serotonin in the taste reactivity (13). The relationship of serotonergic
neurotransmission with dopamine may be one of the mechanisms used by serotonin to act to
control hedonic food (40). Serotonergic neurons regulate the mesolimbic dopaminergic
neurotransmission in the region through different receptor subtypes (14, 41). The 5-HT1A, 5-
HT1B, 5-HT2A, 5-HT3 and 5-HT4 stimulate dopamine release, while the 5-HT2C receptor
inhibits (14)
The analysis of behavioral sequence of satiety with food pattern showed that perinatal
malnutrition has not slowed the firing of satiety. These findings agree with a study that
describes delay in the firing of satiety in malnourished bodies (42). These conflicting results
may be due to the age at which this study developed a behavioral analysis, with 35 days of
life, described as a phase of metabolic compensation. When the same authors studied the
fullness of life to 240 days with intake of high fat diet, this result has been preserved. But
when we compare the analysis in relation to diets, standard and high fat, we observed that the
latter delayed the shooting of satiety in both groups analyzed (42)
We found that palatable food did not act on the satiety, and that malnutrition does not alter this
fact. The palatable food is able to overcome the regulatory cascade of homeostatic control,
mainly concentrated in the hypothalamus. They are able to prolong the meal, by enhancing
food reward system, especially the dopaminergic system and opioid (43). Although
malnutrition has not contributed to a change in the firing of satiety, it promoted the increase of
feed rate palatable. This demonstrates the greater vulnerability of the pathways that regulate
food intake in individuals with a history palatable malnutrition. Malnutrition leads to
inhibition of pathways located in the hypothalamus responsible for satiety and enhance ways
that promote food intake, resulting in greater food intake (44). Yet the brain mechanisms that
stimulate the ingestion of palatable food are concentrated in the food reward system (12).
Some studies show that malnutrition can promote dependency on substances that act on the
reward system, including opioids, cannabinoids and dopamine (45-47). These substances are
50
involved with the sensation of pleasure promoted by the use of drugs and food palatable (48-
49). Although the role of malnutrition on the hedonic control of eating behavior is still
neglected. The above systems may be behind the increased intake of palatable food in
individuals with history of malnutrition.
The behavioral sequence with SSRIs showed a similar pattern between the groups. The rate of
feed intake of standard diet was higher in animals with a history of malnutrition. Malnutrition
was able to inhibit the hypophagic action of serotonin by low responsiveness 5HT1B receptor
(50). Just as the study cited, this study demonstrated the vulnerability of the regulatory
mechanisms of the serotonergic system on food intake. Malnutrition led to increase in food
intake of standard diet and palatable, with greater importance to the latter. This study showed
that malnutrition reduces perinatal hypophagic action of serotonin on food intake, with lower
efficiency when the diet is palatable. The hypophagic action of serotonin is reduced in
organisms with a history of perinatal malnutrition (50-51).
This effect may be related to low responsiveness of serotonin receptors involved in controlling
food intake promoted by malnutrition in early life periods (50). Given that serotonin stimulates
satiety, low responsiveness this may be a mechanism of metabolic compensation, caused by
nutrient restriction period (52). On the other hand, the smallest action of serotonin on palatable
food consumption can be associated to its stimulating action on this type of food. Thus, we
suggest that perinatal malnutrition acts molding serotonergic mechanisms of control of food
intake by sides, reducing its effect on satiety and increasing its action on the intake of food
energy. The result of these two effects would increase the higher energy acquisition by these
organisms.
Conclusions
Malnutrition stimulates perinatal motivational behavior, increasing the consumption of
palatable food. Moreover, the action of serotonin on hedonic components seems to be more
effective in individuals with history of malnutrition, which would promote greater intake of
such food.
References
1. Bertram CE, Hanson MA. Animal models and programming of the metabolic syndrome. Br Med Bull. 2001;60:103-21. 2. Armitage JA, Taylor PD, Poston L. Experimental models of developmental programming: consequences of exposure to an energy rich diet during development. J Physiol. 2005 May 15;565(Pt 1):3-8. 3. Wells JC. The thrifty phenotype as an adaptive maternal effect. Biol Rev Camb Philos Soc. 2007 Feb;82(1):143-72. 4. Barker DJ, Clark PM. Fetal undernutrition and disease in later life. Rev Reprod. 1997 May;2(2):105-12. 5. Smart JL. Under nutrition during early life and its effects on animal development and behaviour. Neuropharmacology. 1981 Dec;20(12B):1251-2. 6. Lucas A. Programming by early nutrition in man. Ciba Found Symp. 1991;156:38-50; discussion -5. 7. Blundell JE, Rogers PJ, Hill AJ. Behavioural structure and mechanisms of anorexia: calibration of natural and abnormal inhibition of eating. Brain Res Bull. 1985 Oct;15(4):371-6. 8. Wynne K, Stanley S, McGowan B, Bloom S. Appetite control. J Endocrinol. 2005 Feb;184(2):291-318.
51
9. Berthoud HR. Interactions between the "cognitive" and "metabolic" brain in the control of food intake. Physiol Behav. 2007 Aug 15;91(5):486-98. 10. Magalhaes CP, de Freitas MF, Nogueira MI, Campina RC, Takase LF, de Souza SL, et al. Modulatory role of serotonin on feeding behavior. Nutr Neurosci. 2010 Dec;13(6):246-55. 11. Morton GJ, Cummings DE, Baskin DG, Barsh GS, Schwartz MW. Central nervous system control of food intake and body weight. Nature. 2006 Sep 21;443(7109):289-95. 12. Kelley AE, Berridge KC. The neuroscience of natural rewards: relevance to addictive drugs. J Neurosci. 2002 May 1;22(9):3306-11. 13. Gray RW, Cooper SJ. d-fenfluramine's effects on normal ingestion assessed with taste reactivity measures. Physiol Behav. 1996 Jun;59(6):1129-35. 14. Alex KD, Pehek EA. Pharmacologic mechanisms of serotonergic regulation of dopamine neurotransmission. Pharmacol Ther. 2007 Feb;113(2):296-320. 15. Yoshimoto K, McBride WJ. Regulation of nucleus accumbens dopamine release by the dorsal raphe nucleus in the rat. Neurochem Res. 1992 May;17(5):401-7. 16. Guan XM, McBride WJ. Serotonin microinfusion into the ventral tegmental area increases accumbens dopamine release. Brain Res Bull. 1989 Dec;23(6):541-7. 17. Parsons LH, Justice JB, Jr. Serotonin and dopamine sensitization in the nucleus accumbens, ventral tegmental area, and dorsal raphe nucleus following repeated cocaine administration. J Neurochem. 1993 Nov;61(5):1611-9. 18. Wang L, Xu RJ. The effects of perinatal protein malnutrition on spatial learning and memory behaviour and brain-derived neurotrophic factor concentration in the brain tissue in young rats. Asia Pac J Clin Nutr. 2007;16 Suppl 1:467-72. 19. Ranade SC, Rose A, Rao M, Gallego J, Gressens P, Mani S. Different types of nutritional deficiencies affect different domains of spatial memory function checked in a radial arm maze. Neuroscience. 2008 Apr 9;152(4):859-66. 20. Morgane PJ, Austin-LaFrance R, Bronzino J, Tonkiss J, Diaz-Cintra S, Cintra L, et al. Prenatal malnutrition and development of the brain. Neurosci Biobehav Rev. 1993 Spring;17(1):91-128. 21. Lister JP, Blatt GJ, DeBassio WA, Kemper TL, Tonkiss J, Galler JR, et al. Effect of prenatal protein malnutrition on numbers of neurons in the principal cell layers of the adult rat hippocampal formation. Hippocampus. 2005;15(3):393-403. 22. Andrade JP, Paula-Barbosa MM. Protein malnutrition alters the cholinergic and GABAergic systems of the hippocampal formation of the adult rat: an immunocytochemical study. Neurosci Lett. 1996 Jun 28;211(3):211-5. 23. Wiggins RC, Fuller G, Enna SJ. Undernutrition and the development of brain neurotransmitter systems. Life Sci. 1984 Nov 19;35(21):2085-94. 24. McGaugh JL. Dissociating learning and performance: drug and hormone enhancement of memory storage. Brain Res Bull. 1989 Oct-Nov;23(4-5):339-45. 25. Lamberty Y, Gower AJ. Cholinergic modulation of spatial learning in mice in a Morris-type water maze. Arch Int Pharmacodyn Ther. 1991 Jan-Feb;309:5-19. 26. Almeida SS, Tonkiss J, Galler JR. Malnutrition and reactivity to drugs acting in the central nervous system. Neurosci Biobehav Rev. 1996 Autumn;20(3):389-402. 27. Richards M, Hardy R, Kuh D, Wadsworth ME. Birth weight and cognitive function in the British 1946 birth cohort: longitudinal population based study. BMJ. 2001 Jan 27;322(7280):199-203. 28. Rosenzweig MR, Bennett EL, Diamond MC, Wu SY, Slagle RW, Saffran E. Influences of environmental complexity and visual stimulation on development of occipital cortex in rat. Brain Res. 1969 Jul;14(2):427-45. 29. De Oliveira LM, Almeida Sde S. Effects of malnutrition and environment on the acquisition and extinction of avoidance behavior in rats. Physiol Behav. 1985 Jan;34(1):141-5. 30. Tracy AL, Jarrard LE, Davidson TL. The hippocampus and motivation revisited: appetite and activity. Behav Brain Res. 2001 Dec 14;127(1-2):13-23. 31. Goldberg RF, Perfetti CA, Schneider W. Perceptual knowledge retrieval activates sensory brain regions. J Neurosci. 2006 May 3;26(18):4917-21.
52
32. Almeida SS, Tonkiss J, Galler JR. Prenatal protein malnutrition affects exploratory behavior of female rats in the elevated plus-maze test. Physiol Behav. 1996 Aug;60(2):675-80. 33. Valdomero A, Isoardi NA, Orsingher OA, Cuadra GR. Pharmacological reactivity to cocaine in adult rats undernourished at perinatal age: behavioral and neurochemical correlates. Neuropharmacology. 2005 Mar;48(4):538-46. 34. Bassareo V, Di Chiara G. Modulation of feeding-induced activation of mesolimbic dopamine transmission by appetitive stimuli and its relation to motivational state. Eur J Neurosci. 1999 Dec;11(12):4389-97. 35. Mogenson GJ, Wu M. Electrophysiological and behavioral evidence of interaction of dopaminergic and gustatory afferents in the amygdala. Brain Res Bull. 1982 Jun;8(6):685-91. 36. Pecina S, Cagniard B, Berridge KC, Aldridge JW, Zhuang X. Hyperdopaminergic mutant mice have higher "wanting" but not "liking" for sweet rewards. J Neurosci. 2003 Oct 15;23(28):9395-402. 37. Wilson C, Nomikos GG, Collu M, Fibiger HC. Dopaminergic correlates of motivated behavior: importance of drive. J Neurosci. 1995 Jul;15(7 Pt 2):5169-78. 38. Berridge KC, Robinson TE. What is the role of dopamine in reward: hedonic impact, reward learning, or incentive salience? Brain Res Brain Res Rev. 1998 Dec;28(3):309-69. 39. Robinson S, Sandstrom SM, Denenberg VH, Palmiter RD. Distinguishing whether dopamine regulates liking, wanting, and/or learning about rewards. Behav Neurosci. 2005 Feb;119(1):5-15. 40. Di Giovanni G, Di Matteo V, Pierucci M, Esposito E. Serotonin-dopamine interaction: electrophysiological evidence. Prog Brain Res. 2008;172:45-71. 41. Parent A, Descarries L, Beaudet A. Organization of ascending serotonin systems in the adult rat brain. A radioautographic study after intraventricular administration of [3H]5-hydroxytryptamine. Neuroscience. 1981;6(2):115-38. 42. Orozco-Solis R, Lopes de Souza S, Barbosa Matos RJ, Grit I, Le Bloch J, Nguyen P, et al. Perinatal undernutrition-induced obesity is independent of the developmental programming of feeding. Physiol Behav. 2009 Mar 2;96(3):481-92. 43. Erlanson-Albertsson C. How palatable food disrupts appetite regulation. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2005 Aug;97(2):61-73. 44. Bouret SG, Simerly RB. Developmental programming of hypothalamic feeding circuits. Clin Genet. 2006 Oct;70(4):295-301. 45. Vazquez V, Giros B, Dauge V. Maternal deprivation specifically enhances vulnerability to opiate dependence. Behav Pharmacol. 2006 Dec;17(8):715-24. 46. Lindblom J, Johansson A, Holmgren A, Grandin E, Nedergard C, Fredriksson R, et al. Increased mRNA levels of tyrosine hydroxylase and dopamine transporter in the VTA of male rats after chronic food restriction. Eur J Neurosci. 2006 Jan;23(1):180-6. 47. Morel LJ, Giros B, Dauge V. Adolescent exposure to chronic delta-9-tetrahydrocannabinol blocks opiate dependence in maternally deprived rats. Neuropsychopharmacology. 2009 Oct;34(11):2469-76. 48. Solinas M, Goldberg SR. Motivational effects of cannabinoids and opioids on food reinforcement depend on simultaneous activation of cannabinoid and opioid systems. Neuropsychopharmacology. 2005 Nov;30(11):2035-45. 49. Mahler SV, Smith KS, Berridge KC. Endocannabinoid hedonic hotspot for sensory pleasure: anandamide in nucleus accumbens shell enhances 'liking' of a sweet reward. Neuropsychopharmacology. 2007 Nov;32(11):2267-78. 50. Lopes de Souza S, Orozco-Solis R, Grit I, Manhaes de Castro R, Bolanos-Jimenez F. Perinatal protein restriction reduces the inhibitory action of serotonin on food intake. Eur J Neurosci. 2008 Mar;27(6):1400-8. 51. Barreto-Medeiros JM, Feitoza EG, Magalhaes K, Cabral-Filho JE, Manhaes-De-Castro FM, De-Castro CM, et al. Malnutrition during brain growth spurt alters the effect of fluoxetine on aggressive behavior in adult rats. Nutr Neurosci. 2004 Feb;7(1):49-52. 52. Sellayah D, Sek K, Anthony FW, Watkins AJ, Osmond C, Fleming TP, et al. Appetite regulatory mechanisms and food intake in mice are sensitive to mismatch in diets between pregnancy and postnatal periods. Brain Res. 2008 Oct 27;1237:146-52.
53
FIGURES
Figure 1
6 11 16 21 26 31 350
500
1000
1500
2000
2500
Control
Low protein
**
* **
*
*
Days
Gain
Weig
ht
(%
)
0
200
400
600Control
Low protein
*
Body W
eig
ht
(g)
A B
FIGURE 1: Body weigth of subjected to perinatal undernutrition. (A) Representation of body weigth during the posnatal period and (B) 180 days of life. Values represented as mean ± SEM, * p<0.05 (A) (Anova Repeated-Measures followed by Bonferroni test), (B) Test T for comparison between groups, p<0.05.
54
Figure 2
5 6 7 8 9 10 110
1
2
3
*
*
*
Session
Num
ber
Dir
. R
eve
rsals
5 6 7 8 9 10 110
1
2
3
*
*
*
Session
Num
ber
pauses
5 6 7 8 9 10 110
10
20
30
40
50
*
*
*
*
Session
Late
ncy (
s)
5 6 7 8 9 10 110
2
4
6
8
10
Control
Low protein
*
*
*
Session
Late
ncy o
utp
ut
(s)
A B
C D
FIGURE 2: Effect of malnutrition on the number and duration of distractions motivation for testing from 60 to 82 days of life.(A) Number of the reverse direction (B) number of pauses (C) Latency to reach the goal box (D). Latency of leave the start box. Values expressed as mean ± SEM. ANOVA-Repeated Measures followed by Bonferroni test, * p <0.001.
55
Figure 3
1 2 30
50
100
150
200
250
300
Control
Low protein
*
*
*
Session
Rew
ard
late
ncy
(s)
5 6 7 8 9 10 110
50
100
150
Control
Low protein
* **
*
* **
Session
Rew
ard
late
ncy (
s)
AB
FIGURE 3 – Effect of malnutrition on the latency to reward motivation for testing from 60 to 82 days of life. (A) Representation of the latency for consumption of food reward during the adaptation sessions. (B) Latency to reward during sessions 5-11. Values represented as mean ± SEM. ANOVA Repeated-Measures,followed by Bonferroni test,*p<0.001.
56
Figure 4
4 5 6 7 8 9 10 110
5
10
15
20
25
Control
Low protein
*
*
*
*
*
*
Incentive LearningGoal pre-exposure Trained
Session
Sp
eed
(cm
/s)
FIGURE 4- Effect of malnutrition on the speed test of motivation from 60 to 82 days of life. Values represented as mean ± SEM. ANOVA Repeated-Measures, followed by Bonferroni test, * p <0.001.
57
Figure 5
standard diet standard diet - fluox0
5
10
15
20
25
** ##
Inta
ke (
Kcal/g b
ody w
eig
ht*
100)
Cookies Cookies - Fluox 0
5
10
15
20
25
* *#
Inta
ke
(K
ca
l/g
bo
dy w
eig
ht*
10
0)
A
B
Control Low protein
FIGURE 5- Effect of selective reuptake inhibitor (SSRI) on food intake in malnourished animals. (A) Intake of standard diet under the effect of fluoxetine (SSRI). (B) Intake of cookies under the effect of fluoxetine. Values represented as mean ± SEM. Two-way ANOVA followed by Bonferroni test, * difference between groups, # difference between test, p <0.001.
58
Figure 6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
400
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
400
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
100
200
300
Feeding Resting Grooming
Period
Tim
e (
s)
A
C
B
D
E F
FIGURE 6- Effect of malnutrition on behavioral sequence of satiety in rats after 150 days of age. (A) Control-Standard diet (n = 10), (B) Malnourished-Standard diet (n = 10), (C) Control-Fluoxetine (n = 10), (D) Malnourished-Fluoxetine (n = 10), (E) Cookies-Control (n = 10), (F)- Malnourished-Cookies (n = 10). The animals fasted for 4 hours. After fasting were evaluated for 1 hour the following behaviors: feeding, grooming and resting. The transition point between the feeding behavior and the rest is shown. Data expressed as mean
59
Figure 7
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300Feeding
Resting
Grooming
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300
Period
Tim
e (
s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
50
100
150
200
250
300
A) B)
C) D)
E) F)
FIGURE 7- Effect of malnutrition on behavioral sequence of satiety within each behavioural category per period in rats after 150 days of age . (A) Control-Standard diet (n = 10), (B) Low protein-Standard diet (n = 10), (C) Control-Cookies (n = 10), (D) Low protein-Cookies (n = 10), (E) Control- Fluoxetine (n = 10), (F) Low protein-Fluoxetine (n = 10).
60
Figure 8
Saline Standard diet-Fluox Cookies - Fluox 0
5
10
15
20
Control
Low protein
**
*
Inta
ke
(K
ca
l/g
bo
dy w
eig
ht*
10
0)
FIGURE 7- Evaluation of the feeding rate during the behavioral sequence of satiety. Data were presented as mean. Two-way ANOVA followed by Bonferroni test, * p <0.001
61
Table 1-Composition of diets offered during pregnancy and lactation
Low protein
(8%)
Normoprotein
(17%)
G % 100,00 100,0
Protein 8,10 17,30
Carbohydrate 75,10 65,90
Lipids 7,00 7,00
Fibers 5,00 5,00
Vitaminas 1,00 1,00
Minerals 3,50 3,50
Methionine 0,30 0,30
% Kcal 362,48 363,44
Table 2 - Nutritional Information of Food palatable *
(*) Information contained in the product: Nabisco Chocolate-Chocookies
Portion of 30g (2 unit)
Quantity (g)
Caloric value 147 kcal
Carbohydrate 19g
Sugars 10g
Protein 1,8g
Total fat 7,3g
Saturated fat 3,4g
Trans fat 0,3g
Fibers 1,1g
Sodium 63mg
62
DISCUSSÃO
A desnutrição perinatal aumenta o comportamento motivacional diante da recompensa
alimentar, traduzido pela maior velocidade para executar a tarefa completa, ou seja percorrer
todo trajeto e reagir a recompensa alimentar. Promove redução do índice de distração,
observado pelo menor número de pausas e direção reversa durante a fase de incentivo ao
aprendizado. Embora aumente a latência para reagir à recompensa alimentar durante as fases
de adaptação e pré-exposição.
A desnutrição protéica no período perinatal promove redução do peso corporal que
persiste após recuperação nutricional. Em ratos, maior ganho de peso foi observado durante a
fase de recuperação com dietas hipercalóricas (BOL, DELATTRE et al., 2009). No entanto, os
dados de peso corporal desses indivíduos na vida adulta ainda são controversos na literatura.
Esse fato está relacionado ao tipo de desnutrição e período que ocorre, bem como do tipo de
dieta consumida durante a recuperação nutricional. Assim, podemos observar maior peso
corporal em ratos desnutridos (déficit de proteína) no período perinatal que foram alimentados
com dietas hipercalóricas durante a fase de recuperação (BIESWAL, AHN et al., 2006), ou
durante toda a vida (PARENTE, AGUILA et al., 2008), ou persistente redução de peso
quando dieta normocalórica foi consumida (SMART e PREECE, 1973; PLAGEMANN,
HARDER et al., 2000; REMMERS, FODOR et al., 2008; OROZCO-SOLIS, LOPES DE
SOUZA et al., 2009). A restrição de calorias durante a gestação ou lactação seguida de
recuperação nutricional promove sustentado ganho de peso em relação ao controle
(MANUEL-APOLINAR et al., 2010; PALOU et al., 2010). Entretanto esse efeito não é
observado quando ocorre ingestão de dieta normocalórica (PALOU et al., 2010).
Na fase de pré-exposição do teste de motivação realizado neste estudo, as maiores latências
para sair da caixa inicial e reagir à caixa alvo podem indicar atraso de aprendizado promovido
pela desnutrição. Entretanto, quando houve atividade repetida pelo treinamento, fase de
incentivo ao aprendizado, esse déficit foi minimizado. A desnutrição precoce foi relacionada,
em ratos e humanos a déficit de aprendizado e memória (WANG e XU, 2007; RANADE,
ROSE et al., 2008). A agressão nutricional no início da vida prejudica a formação do
63
hipocampo, estrutura que desempenha importante papel na memória e
aprendizado(MORGANE, AUSTIN-LAFRANCE et al., 1993). A desnutrição protéica pré-
natal reduziu 20% do número de neurônios da região CA1 do hipocampo (LISTER, BLATT et
al., 2005). Estes neurônios são essenciais para o processo de aprendizado e memória. A
desnutrição protéica promoveu alterações degenerativas na arborização hipocampal na vida
adulta em ratos (ANDRADE, MADEIRA et al., 1995; ANDRADE, CASTANHEIRA-VALE
et al., 1996). Transmissores importantes no processo de aprendizagem e memória espacial são
afetados pela desnutrição, como a redução na densidade de neurônios gabaérgicos (WIGGINS,
FULLER et al., 1984; ANDRADE, CASTANHEIRA-VALE et al., 1996), dos níveis de
acetilcolina e da densidade de receptores M2 muscarínicos nas células piramidais CA1 e CA3
do hipocampo (MCGAUGH, 1989; LAMBERTY e GOWER, 1991; ALMEIDA, TONKISS et
al., 1996b). O déficit temporário observado no teste de motivação do presente estudo concorda
com observações relatadas em crianças com baixo peso ao nascer que mostram ligeiro déficit
cognitivo, mas que desaparece ao longo do tempo (RICHARDS, HARDY et al., 2001). Por
outro lado, nosso estudo apresenta dados opostos aqueles relatados por Landon et al
(LANDON, DAVISON et al., 2007) que observou prejuízos na capacidade de adaptação a
tarefas com reforço em ratos com histórico de restrição alimentar. Esses dados conflitantes
podem ser devido ao tipo de desnutrição, pois no estudo de Landon foi realizada restrição do
valor energético, enquanto no presente estudo, temos a desnutrição protéica apenas.
Por outro lado, evidências indicam que algumas alterações neurais, ocasionadas pela
desnutrição podem ser compensadas pela estimulação ambiental (ROSENZWEIG, BENNETT
et al., 1969; DE OLIVEIRA e ALMEIDA SDE, 1985; LIMA, OLIVEIRA et al., 1999). A
estimulação sensorial do alimento palatável possivelmente agiu como reforço ao aprendizado
no presente estudo (TRACY, JARRARD et al., 2001). Esse efeito pode compensar os déficits
cognitivos induzidos pela desnutrição (TRACY et al., 2001). Este aprendizado não se resume
à capacidade de apreender tarefas, mas também a formação de “memória alimentar” gerada
pelo teor de calorias e qualidade sensorial (sabor, odor) da recompensa (DAVIDSON,
MORELL et al., 2000; GOLDBERG, PERFETTI et al., 2006). Assim, observamos que apesar
da maior latência para consumir a recompensa durante a fase de adaptação e pré-exposição,
esse comportamento foi revertido na fase de incentivo ao aprendizado. Nessa fase, observamos
64
que a desnutrição perinatal aumentou a velocidade para realização da tarefa completa que
corresponde à relação entre o trajeto percorrido e o tempo para reação a recompensa. Um fator
associado a esse desempenho foi a redução do número de distrações nesse percurso (verificado
pelas pausas e direções reversas). Esses resultados concordam com as observações de redução
da ansiedade e aumento da impulsividade observados em animais desnutridos (ALMEIDA e
DE-OLIVEIRA, 1994; ALMEIDA, TONKISS et al., 1996a).
Animais desnutridos apresentam níveis elevados de dopamina encefálica
(VALDOMERO, VELAZQUEZ et al., 2007). Existe influência da ativação do sistema
dopaminérgico no núcleo accumbens e VTA, sobre o controle hedônico do comportamento
alimentar (BASSAREO e DI CHIARA, 1999). A exposição ao alimento palatável aumenta a
liberação da dopamina no núcleo accumbens, que por sua vez estimula a atividade locomotora,
induzindo a procura pelo alimento (MOGENSON e WU, 1982).
O presente trabalho sugere que a desnutrição perinatal acentua os componentes
“learning” e o “wanting” do controle hedônico do comportamento alimentar aumentando a
motivação pela recompensa. A elevação extracelular de dopamina, principalmente no núcleo
accumbens e na área tegmentar ventral, facilita os componentes “wanting” e “learning” e
acentua a motivação para a recompensa alimentar (WILSON, NOMIKOS et al., 1995;
PECINA, CAGNIARD et al., 2003). A maioria dos estudos enfatiza o papel da dopamina
sobre o controle hedônico (WILSON, NOMIKOS et al., 1995; BERRIDGE e ROBINSON,
1998; ROBINSON, SANDSTROM et al., 2005). A atividade de outros neurotransmissores
sobre este comportamento tem sido negligenciada nas últimas décadas, entre eles está a
serotonina. Sabemos que a desnutrição promove elevada concentração de serotonina
encefálica (MANJARREZ, CHAGOYA et al., 1994). Assim, poderíamos associar a melhor
performance de animais desnutridos frente a recompensa alimentar com os níveis elevados de
serotonina. Um dos primeiros estudos nesse sujeito demonstrou ação da serotonina na
reatividade ao paladar (GRAY e COOPER, 1996). A relação da neurotransmissão
serotoninérgica com a dopaminérgica pode ser um dos mecanismos utilizados pela serotonina
para atuar no controle hedônico alimentar (DI GIOVANNI, DI MATTEO et al., 2008).
Neurônios serotoninérgicos regulam a neurotransmissão dopaminérgica na região mesolimbica
através de diferentes subtipos de receptores (PARENT, DESCARRIES et al., 1981; ALEX e
65
PEHEK, 2007). Os receptores 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT3 e 5-HT4 estimulam a liberação
de dopamina, enquanto o receptor 5-HT2C a inibe (ALEX e PEHEK, 2007). O núcleo
accumbens sofre a modulação de neurônios serotoninérgicos (DE DEURWAERDERE e
SPAMPINATO, 1999). O estímulo serotoninérgico em áreas em áreas hedônicas parece
incentivar a ingestão de alimentos palatáveis que por sua vez pode atuar sobre o hipotálamo
retardando o disparo da saciedade (PRATT, BLACKSTONE et al., 2009).
A análise da sequência comportamental de saciedade com alimento padrão mostrou
que a desnutrição perinatal não retardou o disparo de saciedade. Esses achados não concordam
com estudo que descreve retardo no disparo de saciedade em organismos desnutridos
(OROZCO-SOLIS, LOPES DE SOUZA et al., 2009). Esses resultados conflitantes podem ser
devido à idade na qual este estudo realizou a análise comportamental, aos 35 dias de vida, fase
descrita como de compensação metabólica. Quando os mesmos autores estudaram a saciedade
aos 240 dias de vida com a ingestão de dieta hiperlipídica, este resultado foi preservado.
Porém quando comparamos as análises em relação às dietas utilizadas, padrão e hiperlipídica,
observamos que esta última retardou o disparo da saciedade em ambos os grupos analisados
(OROZCO-SOLIS, LOPES DE SOUZA et al., 2009).
Verificamos que o alimento palatável não atua sobre a saciedade, e que a desnutrição
não altera esse fato. O alimento palatável é capaz de sobrepor à cascata de regulação do
controle homeostático, concentrado principalmente no hipotálamo. São capazes de prolongar a
refeição, mobilizando o sistema de recompensa alimentar, especialmente o sistema
dopaminérgico e opioídes (ERLANSON-ALBERTSSON, 2005). Embora a desnutrição não
tenha promovido alterações no disparo da saciedade, ela promoveu aumento da taxa de
alimentação palatável. Isso demonstra a maior vulnerabilidade das vias que regulam a ingestão
alimentar palatável em indivíduos com histórico desnutrição. A saciedade é dependente da
atividade e harmonia dessas vias. A desnutrição acarreta inibição das vias localizadas no
hipotálamo responsáveis pela saciedade e potencializam as vias promotoras de ingestão
alimentar, promovendo maior ingestão alimentar (BOURET e SIMERLY, 2006). Entretanto
os mecanismos encefálicos que estimulam a ingestão do alimento palatável estão concentrados
no sistema de recompensa alimentar (KELLEY e BERRIDGE, 2002). Alguns estudos
demonstram que a desnutrição é capaz de promover a dependência por substâncias que agem
66
no sistema de recompensa, entre elas opiáceos, canabinóides e dopamina (LINDBLOM,
JOHANSSON et al., 2006; VAZQUEZ, GIROS et al., 2006; MOREL, GIROS et al., 2009).
Estas substâncias estão envolvidas com a sensação de prazer promovidas pelo uso de drogas e
do alimento palatável (SOLINAS e GOLDBERG, 2005; MAHLER, SMITH et al., 2007).
Embora o papel da desnutrição sobre o controle hedônico do comportamento alimentar ainda
seja negligenciado. Os sistemas supracitados podem estar por trás da maior ingestão de
alimento palatável em indivíduos com histórico de desnutrição.
A sequência comportamental com o ISRS mostrou padrão semelhante entre os grupos
testados. A taxa de alimentação de ingestão de dieta padrão foi superior nos animais com
histórico de desnutrição. A desnutrição foi capaz de inibir a ação hipofágica da serotonina,
através da hiporesponsividade do receptor 5HT1B (LOPES DE SOUZA, OROZCO-SOLIS et
al., 2008). Da mesma forma que o estudo anteriormente citado, o presente trabalho
demonstrou a vulnerabilidade dos mecanismos regulatórios do sistema serotoninérgico sobre a
ingestão alimentar.
A desnutrição promoveu aumento no consumo alimentar de dieta padrão e palatável,
com maior importância para este último. Este trabalho observou que a desnutrição perinatal
reduz a ação hipofágica da serotonina sobre a ingestão alimentar, com menor eficácia quando
a dieta é palatável. A ação hipofágica da serotonina é reduzida em organismos com histórico
de desnutrição perinatal (BARRETO MEDEIROS, CABRAL FILHO et al., 2002; LOPES DE
SOUZA, OROZCO-SOLIS et al., 2008). Esse efeito pode estar relacionado à
hiporesponsividade de receptores serotoninérgicos envolvidos com o controle da ingestão
alimentar promovida pela desnutrição em períodos iniciais da vida (LOPES DE SOUZA,
OROZCO-SOLIS et al., 2008). Sabendo-se que a serotonina estimula a saciedade, essa
hiporesponsividade pode ser um mecanismo de compensação metabólica, ocasionado pelo
período de restrição de nutrientes (SELLAYAH, SEK et al., 2008). Por outro lado, a menor
ação anoréxica da serotonina sobre o consumo de alimento palatável pode estar associado a
sua ação estimuladora dentro do sistema de recompensa (ERLANSON-ALBERTSSON,
2005). Assim, podemos sugerir que a desnutrição perinatal atua moldando mecanismos
serotoninérgicos de controle da ingestão alimentar por dois lados, diminuindo sua ação sobre
67
saciedade e aumentando sua ação sobre a ingestão de alimentos energéticos. O resultado
desses dois efeitos potencializaria a maior aquisição de energia por esses organismos.
68
CONCLUSÃO
A desnutrição perinatal estimula o comportamento motivacional, aumentando o
consumo do alimento palatável. Ademais, a ação da serotonina sobre componentes hedônicos
parece ser mais efetiva em indivíduos com histórico de desnutrição, o que promoveria a maior
ingestão desse tipo de alimento.
69
REFERÊNCIAS
ADAN, R. A. et al. Anti-obesity drugs and neural circuits of feeding. Trends Pharmacol Sci [S.I.], v. 29, n. 4, p. 208-17, Apr 2008. ALEX, K.; PEHEK, E. Pharmacologic mechanisms of serotonergic regulation of dopamine neurotransmission. Phamacol. Ther. [S.I.], v. 113, n. 2, p. 296-320, 2007. ALMEIDA, S. S.; DE-OLIVEIRA, L. M. Acquisition and extinction of jumping, two-way shuttle-box and bar press avoidance responses in malnourished rats: effects of shock intensity. Braz J Med Biol Res [S.I.], v. 27, n. 10, p. 2443-52, Oct 1994. ALMEIDA, S. S. et al. Malnutrition and reactivity to drugs acting in the central nervous system. Neurosci Biobehav Rev [S.I.], v. 20, n. 3, p. 389-402, Autumn 1996a. ______. Prenatal protein malnutrition affects the social interactions of juvenile rats. Physiol Behav [S.I.], v. 60, n. 1, p. 197-201, Jul 1996b. ANDRADE, J. P. et al. The dendritic trees of neurons from the hippocampal formation of protein-deprived adult rats. A quantitative Golgi study. Exp Brain Res [S.I.], v. 109, n. 3, p. 419-33, Jun 1996. ______. Effects of long-term malnutrition and rehabilitation on the hippocampal formation of the adult rat. A morphometric study. J Anat [S.I.], v. 187 ( Pt 2), p. 379-93, Oct 1995. ARCHER, Z. A. et al. Hypothalamic energy balance gene responses in the Sprague-Dawley rat to supplementation of high-energy diet with liquid ensure and subsequent transfer to chow. J Neuroendocrinol [S.I.], v. 17, n. 11, p. 711-9, Nov 2005. ARMITAGE, J. A. et al. Experimental models of developmental programming: consequences of exposure to an energy rich diet during development. J Physiol [S.I.], v. 565, n. Pt 1, p. 3-8, May 15 2005. BARKER, D. J. Maternal nutrition, fetal nutrition, and disease in later life. Nutrition [S.I.], v. 13, n. 9, p. 807-13, Sep 1997. BARKER, D. J.; OSMOND, C. Infant mortality, childhood nutrition, and ischaemic heart disease in England and Wales. Lancet [S.I.], v. 1, n. 8489, p. 1077-81, May 10 1986. BARRETO MEDEIROS, J. M. et al. Early malnourished rats are not affected by anorexia induced by a selective serotonin reuptake inhibitor in adult life. Nutr Neurosci [S.I.], v. 5, n. 3, p. 211-4, Jun 2002. BASSAREO, V.; DI CHIARA, G. Modulation of feeding-induced activation of mesolimbic dopamine transmission by appetitive stimuli and its relation to motivational state. Eur J Neurosci [S.I.], v. 11, n. 12, p. 4389-97, Dec 1999. BELLINGER, L. et al. Prenatal exposure to a maternal low-protein diet programmes a preference for high-fat foods in the young adult rat. Br J Nutr [S.I.], v. 92, n. 3, p. 513-20, Sep 2004. ______. Exposure to undernutrition in fetal life determines fat distribution, locomotor activity and food intake in ageing rats. Int J Obes (Lond) [S.I.], v. 30, n. 5, p. 729-38, May 2006.
70
BERRIDGE, K. C.; KRINGELBACH, M. L. Affective neuroscience of pleasure: reward in humans and animals. Psychopharmacology (Berl) [S.I.], v. 199, n. 3, p. 457-80, Aug 2008. BERRIDGE, K. C.; PECINA, S. Benzodiazepines, appetite, and taste palatability. Neurosci Biobehav Rev [S.I.], v. 19, n. 1, p. 121-31, Spring 1995. BERRIDGE, K. C.; ROBINSON, T. E. What is the role of dopamine in reward: hedonic impact, reward learning, or incentive salience? Brain Res Brain Res Rev [S.I.], v. 28, n. 3, p. 309-69, Dec 1998. BERRIDGE, K. C. et al. Dissecting components of reward: 'liking', 'wanting', and learning. Curr Opin Pharmacol [S.I.], v. 9, n. 1, p. 65-73, Feb 2009. BERTHOUD, H. R.; MORRISON, C. The brain, appetite, and obesity. Annu Rev Psychol [S.I.], v. 59, p. 55-92, 2008. BIESWAL, F. et al. The importance of catch-up growth after early malnutrition for the programming of obesity in male rat. Obesity (Silver Spring) [S.I.], v. 14, n. 8, p. 1330-43, Aug 2006. BISPHAM, J. et al. Maternal endocrine adaptation throughout pregnancy to nutritional manipulation: consequences for maternal plasma leptin and cortisol and the programming of fetal adipose tissue development. Endocrinology [S.I.], v. 144, n. 8, p. 3575-85, Aug 2003. BLUM, K. et al. Reward deficiency syndrome: a biogenetic model for the diagnosis and treatment of impulsive, addictive, and compulsive behaviors. J Psychoactive Drugs [S.I.], v. 32 Suppl, p. i-iv, 1-112, Nov 2000. BLUNDELL, J. E. Is there a role for serotonin (5-hydroxytryptamine) in feeding? Int J Obes [S.I.], v. 1, n. 1, p. 15-42, 1977. ______. Serotonin and appetite. Neuropharmacology [S.I.], v. 23, n. 12B, p. 1537-51, Dec 1984. BOHMAN, V. Compensatory growth in beef cattle. The effect of hay maturity. J. Animal Sei. [S.I.], v. 14, p. 249-255, 1955. BOL, V. V. et al. Forced catch-up growth after fetal protein restriction alters the adipose tissue gene expression program leading to obesity in adult mice. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol [S.I.], v. 297, n. 2, p. R291-9, Aug 2009. BOURET, S. G.; SIMERLY, R. B. Developmental programming of hypothalamic feeding circuits. Clin Genet [S.I.], v. 70, n. 4, p. 295-301, Oct 2006. BRUINVELS, A. T. et al. Autoradiographic characterisation and localisation of 5-HT1D compared to 5-HT1B binding sites in rat brain. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol [S.I.], v. 347, n. 6, p. 569-82, Jun 1993. BURGER , J. D., HR SANDSTEAD. Malnutrition and Starvation in Western Netherlands, September 1944 to July 1945. The Hague: General State Printing Office [S.I.], 1948. CASIMIR, M. et al. A role for pancreatic beta-cell secretory hyperresponsiveness in catch-up growth hyperinsulinemia: Relevance to thrifty catch-up fat phenotype and risks for type 2 diabetes. Nutr Metab (Lond) [S.I.], v. 8, n. 1, p. 2, Jan 18 2011. COTTRELL, E. C.; OZANNE, S. E. Developmental programming of energy balance and the metabolic syndrome. Proc Nutr Soc [S.I.], v. 66, n. 2, p. 198-206, May 2007.
71
COUPE, B. et al. The timing of "catch-up growth" affects metabolism and appetite regulation in male rats born with intrauterine growth restriction. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol [S.I.], v. 297, n. 3, p. R813-24, Sep 2009. CRIPPS, R. L. et al. Programming of hypothalamic neuropeptide gene expression in rats by maternal dietary protein content during pregnancy and lactation. Clin Sci (Lond) [S.I.], v. 117, n. 2, p. 85-93, Jul 2009. DAVIDSON, T. et al. Memory and macronutrient regulation. In.: Berthoud HR, Seely RJ, editors. Boca Raton: CRC Press [S.I.], p. 203-217, 2000. DE DEURWAERDERE, P.; SPAMPINATO, U. Role of serotonin(2A) and serotonin(2B/2C) receptor subtypes in the control of accumbal and striatal dopamine release elicited in vivo by dorsal raphe nucleus electrical stimulation. J Neurochem [S.I.], v. 73, n. 3, p. 1033-42, Sep 1999. DE OLIVEIRA, L. M.; ALMEIDA SDE, S. Effects of malnutrition and environment on the acquisition and extinction of avoidance behavior in rats. Physiol Behav [S.I.], v. 34, n. 1, p. 141-5, Jan 1985. DESAI, M. et al. Programmed obesity in intrauterine growth-restricted newborns: modulation by newborn nutrition. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol [S.I.], v. 288, n. 1, p. R91-6, Jan 2005. DI GIOVANNI, G. et al. Serotonin-dopamine interaction: electrophysiological evidence. Prog Brain Res [S.I.], v. 172, p. 45-71, 2008. DOBBING, J. The Influence of Early Nutrition on the Development and Myelination of the Brain. Proc R Soc Lond B Biol Sci [S.I.], v. 159, p. 503-9, Feb 18 1964. DOURISH, C. T. Multiple serotonin receptors: opportunities for new treatments for obesity? Obes Res [S.I.], v. 3 Suppl 4, p. 449S-462S, Nov 1995. DOURISH, C. T. et al. The 5-HT1A agonist 8-OH-DPAT increases consumption of palatable wet mash and liquid diets in the rat. Psychopharmacology (Berl) [S.I.], v. 94, n. 1, p. 58-63, 1988. ERHUMA, A. et al. Prenatal exposure to undernutrition and programming of responses to high-fat feeding in the rat. Br J Nutr [S.I.], v. 98, n. 3, p. 517-24, Sep 2007. ERLANSON-ALBERTSSON, C. How palatable food disrupts appetite regulation. Basic Clin Pharmacol Toxicol [S.I.], v. 97, n. 2, p. 61-73, Aug 2005. FIGLEWICZ, D. P. et al. Expression of receptors for insulin and leptin in the ventral tegmental area/substantia nigra (VTA/SN) of the rat. Brain Res [S.I.], v. 964, n. 1, p. 107-15, Feb 21 2003. FORBES, W. B. et al. Effect of chronic protein malnutrition on experimentally induced seizures in the rat. Exp Neurol [S.I.], v. 62, n. 2, p. 475-81, Nov 1978. FORSDAHL, A. Are poor living conditions in childhood and adolescence an important risk factor for arteriosclerotic heart disease? Br J Prev Soc Med [S.I.], v. 31, n. 2, p. 91-5, Jun 1977. FULLER, R. W.; WONG, D. T. Serotonin uptake and serotonin uptake inhibition. Ann N Y Acad Sci [S.I.], v. 600, p. 68-78; discussion 79-80, 1990.
72
GLUCKMAN, P. D.; HANSON, M. A. The developmental origins of the metabolic syndrome. Trends Endocrinol Metab [S.I.], v. 15, n. 4, p. 183-7, May-Jun 2004. GOLDBERG, R. F. et al. Perceptual knowledge retrieval activates sensory brain regions. J Neurosci [S.I.], v. 26, n. 18, p. 4917-21, May 3 2006. GRAY, R. W.; COOPER, S. J. d-fenfluramine's effects on normal ingestion assessed with taste reactivity measures. Physiol Behav [S.I.], v. 59, n. 6, p. 1129-35, Jun 1996. GUAN, X. M.; MCBRIDE, W. J. Serotonin microinfusion into the ventral tegmental area increases accumbens dopamine release. Brain Res Bull [S.I.], v. 23, n. 6, p. 541-7, Dec 1989. GUILLOTEAU, P. et al. Adverse effects of nutritional programming during prenatal and early postnatal life, some aspects of regulation and potential prevention and treatments. J Physiol Pharmacol [S.I.], v. 60 Suppl 3, p. 17-35, Oct 2009. HALES, C. N.; BARKER, D. J. Type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus: the thrifty phenotype hypothesis. Diabetologia [S.I.], v. 35, n. 7, p. 595-601, Jul 1992. ______. The thrifty phenotype hypothesis. Br Med Bull [S.I.], v. 60, p. 5-20, 2001. HEISLER, L. K. et al. Serotonin reciprocally regulates melanocortin neurons to modulate food intake. Neuron [S.I.], v. 51, n. 2, p. 239-49, Jul 20 2006. JIMENEZ-CHILLARON, J. C. et al. Reductions in caloric intake and early postnatal growth prevent glucose intolerance and obesity associated with low birthweight. Diabetologia [S.I.], v. 49, n. 8, p. 1974-84, Aug 2006. KELLEY, A. E.; BERRIDGE, K. C. The neuroscience of natural rewards: relevance to addictive drugs. J Neurosci [S.I.], v. 22, n. 9, p. 3306-11, May 1 2002. KRANZ, G. S. et al. Reward and the serotonergic system. Neuroscience [S.I.], v. 166, n. 4, p. 1023-35, Apr 14 2010. LAMBERTY, Y.; GOWER, A. J. Cholinergic modulation of spatial learning in mice in a Morris-type water maze. Arch Int Pharmacodyn Ther [S.I.], v. 309, p. 5-19, Jan-Feb 1991. LANDON, J. et al. Global undernutrition during gestation influences learning during adult life. Learn Behav [S.I.], v. 35, n. 2, p. 79-86, May 2007. LANGLEY-EVANS, S. C. et al. Nutritional programming of blood pressure and renal morphology. Arch Physiol Biochem [S.I.], v. 111, n. 1, p. 8-16, Feb 2003. LANGLEY-EVANS, S. C.; SCULLEY, D. V. The association between birthweight and longevity in the rat is complex and modulated by maternal protein intake during fetal life. FEBS Lett [S.I.], v. 580, n. 17, p. 4150-3, Jul 24 2006. LEONARD, W.; ROBERTSON, M. Evolutionary perspectives on human nutrition: the influence of brain and body size on diet and metabolism. Am. J. Hum. Biol. [S.I.], v. 6, p. 77-88, 1994. LEONARD, W. R. et al. Effects of brain evolution on human nutrition and metabolism. Annu Rev Nutr [S.I.], v. 27, p. 311-27, 2007.
73
LIMA, J. et al. Effects of early concurrent protein malnutrition and evironmental stimulation on the central nervous system and behavior. Nutr. Neurosci [S.I.], v. 1, p. 439-448, 1999. LINDBLOM, J. et al. Increased mRNA levels of tyrosine hydroxylase and dopamine transporter in the VTA of male rats after chronic food restriction. Eur J Neurosci [S.I.], v. 23, n. 1, p. 180-6, Jan 2006. LISTER, J. P. et al. Effect of prenatal protein malnutrition on numbers of neurons in the principal cell layers of the adult rat hippocampal formation. Hippocampus [S.I.], v. 15, n. 3, p. 393-403, 2005. LOPES DE SOUZA, S. et al. Perinatal protein restriction reduces the inhibitory action of serotonin on food intake. Eur J Neurosci [S.I.], v. 27, n. 6, p. 1400-8, Mar 2008. LOWE, M. R.; BUTRYN, M. L. Hedonic hunger: a new dimension of appetite? Physiol Behav [S.I.], v. 91, n. 4, p. 432-9, Jul 24 2007. MAGALHAES, C. P. et al. Modulatory role of serotonin on feeding behavior. Nutr Neurosci [S.I.], v. 13, n. 6, p. 246-55, Dec 2010. MAGNI, P. et al. Feeding behavior in mammals including humans. Ann N Y Acad Sci [S.I.], v. 1163, p. 221-32, Apr 2009. MAHLER, S. V. et al. Endocannabinoid hedonic hotspot for sensory pleasure: anandamide in nucleus accumbens shell enhances 'liking' of a sweet reward. Neuropsychopharmacology [S.I.], v. 32, n. 11, p. 2267-78, Nov 2007. MANJARREZ, G. G. et al. Early nutritional changes modify the kinetics and phosphorylation capacity of tryptophan-5-hydroxylase. Int J Dev Neurosci [S.I.], v. 12, n. 8, p. 695-702, Dec 1994. MANUEL-APOLINAR L et al.. Fetal malnutrition affects hypothalamic leptin receptor expression after birth in male mice. Arch Med Res. 2010 May;41(4):240-5. MCGAUGH, J. L. Dissociating learning and performance: drug and hormone enhancement of memory storage. Brain Res Bull [S.I.], v. 23, n. 4-5, p. 339-45, Oct-Nov 1989. MOGENSON, G. J.; WU, M. Neuropharmacological and electrophysiological evidence implicating the mesolimbic dopamine system in feeding responses elicited by electrical stimulation of the medial forebrain bundle. Brain Res [S.I.], v. 253, n. 1-2, p. 243-51, Dec 16 1982. MOREL, L. J. et al. Adolescent exposure to chronic delta-9-tetrahydrocannabinol blocks opiate dependence in maternally deprived rats. Neuropsychopharmacology [S.I.], v. 34, n. 11, p. 2469-76, Oct 2009. MORGANE, P. J. et al. Prenatal malnutrition and development of the brain. Neurosci Biobehav Rev [S.I.], v. 17, n. 1, p. 91-128, Spring 1993. NALEID, A. M. et al. Ghrelin induces feeding in the mesolimbic reward pathway between the ventral tegmental area and the nucleus accumbens. Peptides [S.I.], v. 26, n. 11, p. 2274-9, Nov 2005. O'DELL, L. E.; PARSONS, L. H. Serotonin1B receptors in the ventral tegmental area modulate cocaine-induced increases in nucleus accumbens dopamine levels. J Pharmacol Exp Ther [S.I.], v. 311, n. 2, p. 711-9, Nov 2004. OROZCO-SOLIS, R. et al. Perinatal undernutrition-induced obesity is independent of the developmental programming of feeding. Physiol Behav [S.I.], v. 96, n. 3, p. 481-92, Mar 2 2009.
74
OSBORNE TB, M. L. The supression of growth and the capacity to grow. J. Biol. Chem. [S.I.], v. 18, p. 95-106, 1914. PAGE, K. C. et al. Maternal and postweaning diet interaction alters hypothalamic gene expression and modulates response to a high-fat diet in male offspring. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol [S.I.], v. 297, n. 4, p. R1049-57, Oct 2009. PALOU M et al. Moderate caloric restriction in lactating rats programs their offspring for a better response to HF diet feeding in a sex-dependent manner. J Nutr Biochem. 2010 Oct 20. PARENT, A. et al. Organization of ascending serotonin systems in the adult rat brain. A radioautographic study after intraventricular administration of [3H]5-hydroxytryptamine. Neuroscience [S.I.], v. 6, n. 2, p. 115-38, 1981. PARENTE, L. B. et al. Deleterious effects of high-fat diet on perinatal and postweaning periods in adult rat offspring. Clin Nutr [S.I.], v. 27, n. 4, p. 623-34, Aug 2008. PARSONS, L. H.; JUSTICE, J. B., JR. Serotonin and dopamine sensitization in the nucleus accumbens, ventral tegmental area, and dorsal raphe nucleus following repeated cocaine administration. J Neurochem [S.I.], v. 61, n. 5, p. 1611-9, Nov 1993. PECINA, S. et al. Hyperdopaminergic mutant mice have higher "wanting" but not "liking" for sweet rewards. J Neurosci [S.I.], v. 23, n. 28, p. 9395-402, Oct 15 2003. PLAGEMANN, A. et al. Hypothalamic nuclei are malformed in weanling offspring of low protein malnourished rat dams. J Nutr [S.I.], v. 130, n. 10, p. 2582-9, Oct 2000. PORTO, L. C. et al. Impairment of the serotonergic control of feeding in adult female rats exposed to intra-uterine malnutrition. Br J Nutr [S.I.], v. 101, n. 8, p. 1255-61, Apr 2009. PRADER, A. et al. Catch-up growth following illness or starvation. An example of developmental canalization in man. J Pediatr [S.I.], v. 62, p. 646-59, May 1963. PRADO-LIMA, P. S. et al. Human food preferences are associated with a 5-HT(2A) serotonergic receptor polymorphism. Mol Psychiatry [S.I.], v. 11, n. 10, p. 889-91, Oct 2006. PRATT, W. E. et al. Selective serotonin receptor stimulation of the medial nucleus accumbens causes differential effects on food intake and locomotion. Behav Neurosci [S.I.], v. 123, n. 5, p. 1046-57, Oct 2009. RANADE, S. C. et al. Different types of nutritional deficiencies affect different domains of spatial memory function checked in a radial arm maze. Neuroscience [S.I.], v. 152, n. 4, p. 859-66, Apr 9 2008. RAVELLI, G. P. et al. Obesity in young men after famine exposure in utero and early infancy. N Engl J Med [S.I.], v. 295, n. 7, p. 349-53, Aug 12 1976. REMMERS, F. et al. Neonatal food restriction permanently alters rat body dimensions and energy intake. Physiol Behav [S.I.], v. 95, n. 1-2, p. 208-15, Sep 3 2008. RICHARDS, M. et al. Birth weight and cognitive function in the British 1946 birth cohort: longitudinal population based study. BMJ [S.I.], v. 322, n. 7280, p. 199-203, Jan 27 2001. ROBINSON, S. et al. Distinguishing whether dopamine regulates liking, wanting, and/or learning about rewards. Behav Neurosci [S.I.], v. 119, n. 1, p. 5-15, Feb 2005.
75
ROLLS, E. T. Brain mechanisms underlying flavour and appetite. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci [S.I.], v. 361, n. 1471, p. 1123-36, Jul 29 2006. ROSENZWEIG, M. R. et al. Influences of environmental complexity and visual stimulation on development of occipital cortex in rat. Brain Res [S.I.], v. 14, n. 2, p. 427-45, Jul 1969. SCLAFANI, A. Psychobiology of food preferences. Int J Obes Relat Metab Disord [S.I.], v. 25 Suppl 5, p. S13-6, Dec 2001. SELLAYAH, D. et al. Appetite regulatory mechanisms and food intake in mice are sensitive to mismatch in diets between pregnancy and postnatal periods. Brain Res [S.I.], v. 1237, p. 146-52, Oct 27 2008. SIMANSKY, K. J. Serotonergic control of the organization of feeding and satiety. Behav Brain Res [S.I.], v. 73, n. 1-2, p. 37-42, 1996. SIMPSON, K. A. et al. Hypothalamic regulation of food intake and clinical therapeutic applications. Arq Bras Endocrinol Metabol [S.I.], v. 53, n. 2, p. 120-8, Mar 2009. SMART, J. L. Under nutrition during early life and its effects on animal development and behaviour. Neuropharmacology [S.I.], v. 20, n. 12B, p. 1251-2, Dec 1981. SMART, J. L.; PREECE, J. Maternal behavior of undernourished mother rats. Anim Behav [S.I.], v. 21, n. 3, p. 613-9, Aug 1973. SOLINAS, M.; GOLDBERG, S. R. Motivational effects of cannabinoids and opioids on food reinforcement depend on simultaneous activation of cannabinoid and opioid systems. Neuropsychopharmacology [S.I.], v. 30, n. 11, p. 2035-45, Nov 2005. TRACY, A. L. et al. The hippocampus and motivation revisited: appetite and activity. Behav Brain Res [S.I.], v. 127, n. 1-2, p. 13-23, Dec 14 2001. VALDOMERO, A. et al. Increased rewarding properties of morphine in perinatally protein-malnourished rats. Neuroscience [S.I.], v. 150, n. 2, p. 449-58, Dec 5 2007. VAN DER HOEK, G. A.; COOPER, S. J. Ondansetron, a selective 5-HT3 receptor antagonist, reduces palatable food consumption in the nondeprived rat. Neuropharmacology [S.I.], v. 33, n. 6, p. 805-11, Jun 1994. VAZQUEZ, V. et al. Maternal deprivation specifically enhances vulnerability to opiate dependence. Behav Pharmacol [S.I.], v. 17, n. 8, p. 715-24, Dec 2006. WADSWORTH, J. et al. The influence of family type on children's behaviour and development at five years. J Child Psychol Psychiatry [S.I.], v. 26, n. 2, p. 245-54, Mar 1985. WALLACE, D. C. et al. Statistical mechanics model for the transit free energy of monatomic liquids. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys [S.I.], v. 81, n. 4 Pt 1, p. 041201, Apr 2010. WANG, L.; XU, R. J. The effects of perinatal protein malnutrition on spatial learning and memory behaviour and brain-derived neurotrophic factor concentration in the brain tissue in young rats. Asia Pac J Clin Nutr [S.I.], v. 16 Suppl 1, p. 467-72, 2007.
76
WATERLAND, R. A.; JIRTLE, R. L. Early nutrition, epigenetic changes at transposons and imprinted genes, and enhanced susceptibility to adult chronic diseases. Nutrition [S.I.], v. 20, n. 1, p. 63-8, Jan 2004. WIGGINS, R. C. et al. Undernutrition and the development of brain neurotransmitter systems. Life Sci [S.I.], v. 35, n. 21, p. 2085-94, Nov 19 1984. WILLIAMS, J. P. Catch-up growth. J Embryol Exp Morphol [S.I.], v. 65 Suppl, p. 89-101, Oct 1981. WILSON, C. et al. Dopaminergic correlates of motivated behavior: importance of drive. J Neurosci [S.I.], v. 15, n. 7 Pt 2, p. 5169-78, Jul 1995. WYNNE, K. et al. Appetite control. J Endocrinol [S.I.], v. 184, n. 2, p. 291-318, Feb 2005. YAMAMOTO, T. Neural substrates for the processing of cognitive and affective aspects of taste in the brain. Arch Histol Cytol [S.I.], v. 69, n. 4, p. 243-55, Dec 2006. ______. Central mechanisms of roles of taste in reward and eating. Acta Physiol Hung [S.I.], v. 95, n. 2, p. 165-86, Jun 2008. YAN, Q. S.; YAN, S. E. Activation of 5-HT(1B/1D) receptors in the mesolimbic dopamine system increases dopamine release from the nucleus accumbens: a microdialysis study. Eur J Pharmacol [S.I.], v. 418, n. 1-2, p. 55-64, Apr 20 2001. YOSHIMOTO, K.; MCBRIDE, W. J. Regulation of nucleus accumbens dopamine release by the dorsal raphe nucleus in the rat. Neurochem Res [S.I.], v. 17, n. 5, p. 401-7, May 1992. ZHENG, H. et al. Appetite control and energy balance regulation in the modern world: reward-driven brain overrides repletion signals. Int J Obes (Lond) [S.I.], v. 33 Suppl 2, p. S8-13, Jun 2009.
Universidade Federal de PemambucoCentro de Ciências Biológicas
Av. Prof. Nelson Chaves, s/n50670-420 / Recife - PE - Brasil
fones: (55 81) 2126 884 O I 2126 8351fax: (55 81) 2126 8350
www.ccb.ufpe.br
Ofício nO220109 Recife, 11 de novembro de 2009.
Comissão de Ética em Experimentação Animal (CEEA) da UFPEPara: Prof.: Sandra Lopes de SouzaDepartamento: Anatomia 1UFPEProcesso nO23076.024837/2009-11
Os membros da Comissão de Ética em Experimentação Animal do Centro de Ciências
Biológicas da Universidade Federal de Pernambuco (CEEA-UFPE) avaliaram seu projeto de
pesquisa intitulado: "PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA DE RECOMPENSA AUMENTAR: UM
ENFOQUE SOBRE O SISTEMA SEROTONINÉRGICO"
Concluímos que os procedimentos descritos para a utilização experimental dos animais
encontram-se de acordo com as normas sugeridas pelo Colégio Brasileiro para
Experimentação Animal e com as normas internacionais estabelecidas pelo National Institute of
Health Guide for Care and Use of Laboratory Animais as quais são adotadas como critérios de
avaliação e julgamento pela CEEA-UFPE.
Encontra-se de acordo com as normas vigentes no Brasil, especialmente a Lei 9.605-
art. 32 e Decreto 3. 179-art 17, de 21/09/1999, que trata da questão do uso de animais para fins
científicos.
Diante do exposto, emitimos ~parecer favorável aos protocolos experimentais
realizados.
Atenciosamente,
Observação: Aluno de pós-graduação: Amanda AlvesMarcelino da Silva; Origem dos animais: Biotério doDepartamento de Nutrição/UFPE; Animais: Ratos,linhagem: Wistar; Sexo: Machos e fêmeas; Idade:Adultos e filhotes; N° de Animais previsto no projeto:60 animais ..
M~~í:~C Presidenle~AUFPe
CCB: Integrar para desenvolver
/
