Ingestão de alimento. Regulação neuroendócrina. Integração de sinais periféricos e centros cerebrais

Transcrição

1 Ingestão de alimento Regulação neuroendócrina Integração de sinais periféricos e centros cerebrais

2 Vertebrados homeostase do peso corporal e composição corporal Subnutrição Deficiência energética Equilíbrio entre ingestão e gasto de ENERGIA Supernutrição Excesso energético

3 Ingestão de alimento Área de pesquisa com aplicação na clínica médica (desordens alimentares) e na produção animal. v Importância dos estudos com animais de criação O conhecimento dos fatores que interferem na ingestão de alimentos pode levar a um manejo adequado assegurando: melhor produtividade e bem-estar dos animais melhor utilização do alimento menor custo de produção uso dos animais (porcos) como modelo para estudos para aplicação em humanos. Mais adequados que ratos/camundongos.

4 Fatores que controlam a ingestão de alimentos e podem ser enfocados de forma prática no manejo (intrínsecos e extrínsecos): Fatores biológicos (fisiológicos e comportamentais) e Fatores ambientais

5 Fatores importantes quando se discute ingestão alimentar: Fatores ambientais (temperatura, fotoperíodo, alteração do ciclo claro/escuro, etc) Composição nutricional da dieta seleção de macronutrientes (carboidratos, proteínas, gorduras) Composição física e química da dieta fontes de energia, conteúdo de energia digestível. Atratibilidade/palatabilidade (estímulos olfatórios) Tempo de alimentação - comportamento alimentar e aproveitamento do alimento Aprendizado - Memória das consequências metabólicas dos alimentos por propriedades sensoriais (aparência, sabor e textura) - escolha Relação social (dominância, submissão) Ritmos alimentares (relógio biológico) Fatores biológicos (fase de crescimento, reprodução, genótipo) Fatores nutricionais (adiposidade, jejum reservas energéticas sinais metabólicos) Regulação endócrina da ingestão (peptídeos centrais e periféricos)

6 A ingestão de alimentos é afetada por diferentes grupos de fatores, agrupados em 3 categorias: 1) Fatores relacionados ao alimento (características físicas e químicas); 2) Fatores relacionados ao animal (condição fisiológica, tamanho, genótipo); 3) Fatores relacionados ao ambiente (temperatura, alojamento e prevalência de doenças).

7 O artigo revisa nova abordagem na regulação da ingestão de alimentos em ruminantes de uma perspectiva de ritmos cronofisiológicos. Fatores da dieta, do animal e cronoambientais (alojamento, agrupamento e estratégias de manejo alimentar) afetam a ingestão. Ritmos circadianos naturais de pastagem e ruminação são levados em conta: - ruminação acontece mais a noite e pastagem durante o dia, especialmente no nascer e por do sol. Assim, a fermentação ruminal, assimilação de nutrientes pósruminal e metabolismo periférico possuem um ritmo circadiano. Estes ritmos no comportamento alimentar geram ritmos na endocrinologia destes animais. O artigo discute as alterações propositais no manejo alimentar como forma de alterar os ritmos e melhorar a eficiência dos diferentes processos relacionados à alimentação. O artigo sugere que a alimentação noturna oferece vantagens para otimizar os ritmos de ingestão de matéria seca e eficiência na produção de ruminantes.

8 Teorias sobre o controle da ingestão de alimentos 1. Teoria glicostática (Mayer, 1953) flutuações da glicose em sincronia com as refeições. Manutenção da glicemia v controlada por um sistema de monitoramento no SNC. Ruminantes? AGV (fermentação ruminal). 2. Teoria lipostática (Kennedy, 1953). Sinal crônico de regulação da v ingestão. Aumento e diminuição das reservas corporais. LEPTINA. 3. Capacidade do trato digestivo fator limitante da alimentação. Limite físico. Ruminantes. Relação positiva v entre enchimento do trato/digestão e ingestão voluntária de alimentos (Balch & Campling, 1962). 4. Propriedades químicas e osmóticas da digesta controle metabólico. v Ruminantes. Evidências atuais controle da ingestão de alimentos é uma interação v das diferentes teorias.

9 Humanos Estudos cada vez mais frequentes. Aumento do consumo de alimentos e prevalência global de obesidade. 1. Controle homeostático do apetite necessidade de manter reservas corporais. 2. Controle hedônico do apetite (ingestão por prazer; não por necessidade calórica)

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11 Animais de produção

12 REGULAÇÃO APETITE/PESO CORPORAL/BALANÇO ENERGÉTICO Fenômeno complexo envolvendo interação entre cérebro e sinais periféricos (hormônios e nutrientes): Hipotálamo e outros centros nervosos (telencéfalo ventral e bulbo olfatório) produzem fatores-chave que estimulam (orexigênico) ou inibem (anorexigênico) a ingestão de alimento; Trato gastrointestinal é o principal sítio de digestão do alimento e absorção dos nutrientes; monitora a quantidade de alimento e o conteúdo nutricional Outros tecidos (tecido adiposo e pâncreas) produção de fatores que controlam a ingestão de alimentos

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16 Integração de sinais periféricos, tônicos e episódicos, com o SNC

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18 Neuropeptídeos Receptores

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21 TGI libera mais de 20 hormônios (15 diferentes tipos celulares) diferentes processos; Alguns são liberados pela distensão gástrica e por interações entre nutrientes e parede intestinal ativação do nervo vago (por mecano e quimioreceptores) núcleo do trato solitário e área postrema (tronco cerebral caudal); saciedade aguda; Parte destes hormônios pode agir alterando os sinais de hormônios hipotalâmicos; Estes hormônios podem mediar mecanismos de feedback inibitórios do trânsito intestinal, contribuindo para prolongar a distensão gástrica e saciedade aumentada entre refeições. Peptideo tirosina tirosina (PYY) Glucagon-like peptideo-1 (GLP-1) Oxintomodulina (OXM) Colecistoquinina (CCK) Polipeptideo pancreático (PP) Glucagon Grelina

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23 Disponibilidade de nutrientes estabiliza o crescimento de E. coli, com mudanças em proteínas da bactéria que mimetizam o α- MSH, que induz a saciedade no hospedeiro.

24 Fatores hormonais de regulação da ingestão de alimentos Hormônios do cérebro Hormônios periféricos Orexigênicos Neuropeptídeo Y (NPY) Orexinas (hipocretinas A e B) Galanina Peptídeo agouti-related (AgRP) Horm. Concent. melanina (MCH) Dopamina Noradrenalina Opióides β endorfina Óxido nítrico (NO) Grelina Grelina (estômago, pâncreas) Galanina (TGI) Anorexigênicos Transcritos de cocaína e anfetamina (CART) Sistema melanocortina (MSH) - pro-opiomelanocortina (POMC) Peptídeo glucagon-like 1 (GLP-1) CRH - related peptides, cortisol Peptídeo liberador de bombesina/gastrina (BBS/GRP) Taquicininas (substância P, Neuropeptídeo, neuroquinina A, ciliorrininas, carassinas) Serotonina (5-HT) Colecistoquinina (CCK) / gastrina Bombesina BBS (GRP/gastrin related peptides/neuromedina B) Peptídeo glucagon-like 1 (GLP-1) PYY Oxintomodulina Leptina (gordura) Obestatina (gordura) Amilina (pâncreas) Insulina/glucagon (pâncreas) Polipeptídeo pancreático (pâncreas)

25 Estimulantes da Ingestão de Alimento Orexigênicos

26 Neuropeptideo Y (NPY) Peptídeo de 36 AA - família dos polipeptídeos pancreáticos; Um dos mais potentes agentes orexigênicos hipotalâmicos. Expressão aumentada em condições de demanda energética maior. Co-expresso com o AgRP (Agouti-related protein) ARC (principalmente). 5 receptores identificados. Age em múltiplos locais, interagindo com diferentes hormônios. Efeitos evidentes em aves, suínos, peixes e ovinos.

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29 O estudo determinou o perfil de expressão de vários neuropeptídeos em duas linhagens de aves selecionadas para alta ou baixa ingestão de alimento, mantidas sob condições de alimentação normal e restrita. NPY AgRP

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31 Orexinas (hipocretinas) Orexina A peptídeo de 33 AA Orexina B peptídeo de 28 AA atua através de 2 receptores: - OX 1R afinidade com a orexina A - OX 2R se liga tanto com a orexina A como com a B; Efeito descrito em suínos, aves, peixes, ruminantes.

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33 Orexina

34 NPY e orexina

35 Hormônio concentrador de melanina (MCH) isolado inicialmente na hipófise do salmão como um hormônio mediador da mudança de cor; posteriormente identificado em mamíferos com papel importante na homeostase energética e na alimentação;

36 Neuropeptídeo cíclico regula a ingestão de alimentos centralmente e o estresse. Induz ingestão de alimentos em roedores. Humanos estudos sugerem relação do receptor de MCH na ingestão de alimentos e desordens afetivas sérias ameaças à saúde. Descoberta de antagonistas dos MCHRs poderia levar ao desenvolvimento de drogas para tratamento de obesidade, ansiedade e síndromes depressivas.

37 Galanina (GAL) e Galanin-like peptide (GALP) peptídeo de 29 AA inicialmente isolado do intestino de suínos; em mamíferos, amplamente distribuído no trato gastrointestinal e sistema nervoso central;

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39 Β-cell-tropin peptídeo derivado do ACTH secretagogo de insulina. IICV aumentou a ingestão de alimentos em ratos. Este estudo mostrou que a IICV em pintinhos aumentou a ingestão por 60 minutos.

40 Inibidores da Ingestão de Alimento Anorexigênicos

41 Fatores liberadores de corticotropina (CRF/CRH) hormônio hipotalâmico que estimula a liberação de ACTH, que estimula a secreção do cortisol pela adrenal; inibe a ingestão, aumenta o gasto de energia e promove perda de peso; conhecido como mediador central do efeito anorexigênico da LEP; Injeção central de LEP estimula atividade de eixo HHA. Efeitos consistentes em bovinos, particularmente por ocasião de partos e outras situações estressantes.

42 Sistema melanocortina Melanocortinas (POMC, α-msh) grupo de hormônios da hipófise derivados da molécula próopiomelanocortina (POMC), que inclui a adrenocorticotropina (ACTH) e o α-, β-, γ- hormônio estimulador do melanócito (MSH); envolvidos na homeostase energética e na ingestão de alimento; receptores MC3 e MC4. estudos em animais domésticos ainda não trazem evidências consistentes. Agouti-gene-related peptide (AgRP) ASP (agouti signalling peptide) gene ligado a cor da pelagem. Atenua os efeitos anorexígenos das melanocortinas; liga-se aos receptores MCs, como antagonista.

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46 Cocaine and amphetamine-regulated transcript (CART) peptídeos originalmente isolados após administração aguda de estimulantes psicomotores (cocaína e a anfetamina) no cérebro de ratos; interage com outros reguladores de apetite apresentando efeito inibitório

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48 O estudo indica que o CART é um dos mais importantes reguladores da alimentação em aves, mas que pode variar entre linhagens. O CART interage com NPY

49 Colecistoquinina (CCK) CCK está presente no TGI e no sistema nervoso central e periférico; co-secretado com o PYY nas células L. Hormônio da fase inicial da saciedade. Ação aguda na homeostase energética. Possui 2 receptores conhecidos: - CCK 1 localizado no pâncreas, vesícula biliar e fibras do nervo vago do TGI; também no hipotálamo em áreas reguladoras da ingestão; - CCK 2 localizado no córtex, hipotálamo, aferências do vago e mucosa gástrica. CCK é liberado logo após o alimento no intestino. Detecta ácidos graxos de cadeia longa e produtos da digestão da proteína. Media liberação de PYY e inibe grelina (orexigênico). CCK media liberação de enzimas pancreáticas, sais biliares digestão de proteínas e gorduras. Potencia o sinal vagal da distensão gástrica. Ramos do nervo vago no TGI expressam receptores CCK1. Regula o esvaziamento gástrico. Resultados consistentes em aves, suínos e ovinos.

50 GLP-1 (glucagon-like peptide) Pertencente a família dos peptídeos similares ao glucagon; derivado da clivagem do proglucagon; encontrado no intestino e sistema nervoso central; Liberado pelas células L do intestino após presença de alimento. Reduz o esvaziamento gástrico e inibe a ingestão de alimento (via nervo vago). Tem forte efeito de incretina na secreção de insulina e inibe a secreção de glucagon. Injeção central (área postrema, NTS e núcleo paraventricular) e periférica induziu a anorexia. Administração crônica induziu perda de peso (terapia do diabetes tipo 2).

51 PYY 3 36 Peptídeo com 36AA secretado pelas células L do intestino na presença de ácidos graxos, fibras e ácido biliar. PYY plasmático baixo no jejum; aumento ao final da refeição. Diminui esvaziamento gástrico. Evidências de que os efeitos do PYY 3-36 periférico dependam de aferências vagais. Estudos com RM PYY modula atividade de áreas associadas ao controle do apetite e, também, de áreas superiores associadas a controle de recompensa e hedônico. Oxintomodulina Derivado do proglucagon e co-secretado com o GLP-1 pelas células L intestinais após ingestão de alimento. Oxi induz saciedade, aumenta gasto de energia e reduz peso corporal.

52 IICV de glucagon, GLP-1 e oxintomodulina reduzem a ingestão de alimento em mamíferos e aves. Neste estudo, a IICV de OXMch diminuiu a ingestão de alimento e aumentou glicose e corticosterona.

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54 GCGL (novel glucagon-like peptide) Recente descoberta no cérebro de aves. Descrito também em peixes e anfíbios

55 GCGL (novel glucagon-like peptide) Neste estudo, a IICV de GCGL em aves suprimiu a ingestão de alimentos.

56 Insulina Níveis circulantes estão associados a níveis de nutrientes, que também parecem informar ao cérebro a condição metabólica dos animais. Evidências insulina interage com peptídeos orexigênicos e anorexigênicos centrais em mamíferos. Em ruminantes, papel na ingestão crônica de alimentos e peso corporal, mas não em vacas leiteiras, no início da lactação (insulina baixa).

57 Este estudo avaliou o efeito da IICV de insulina em pintinhos na ingestão de alimentos. Doses baixas - não interferiram na glicemia. Insulina diminuiu a ingestão de alimento. Houve aumento da expressão de mrna de POMC e diminuição do mrna de NPY. Co-injeção de antagonista de melanocortina evitou a redução da ingestão de alimento. O estudo sugere que, em pintinhos, a insulina atua como supressor de apetite no SNC e que o Sistema Melanocortina media as ações da insulina, como em mamíferos.

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59 Amilina Co-secretada com a insulina pelas células β do pâncreas em resposta a elevação da glicemia. Tem potente efeito antidiabetogênico. Amilina parece reduzir a ingestão de alimentos por uma combinação de mecanismos centrais e indiretamente por redução do esvaziamento gástrico. Ainda não são conhecidos os mecanismos pelos quais a amilina atravessa a barreira hemato-encefálica e interage com o hipotálamo.

60 Administração periférica de amilina e calcitonina (amylin-related peptide). O estudo mostra, pela primeira vez, efeito anorexigênico da amilina em ruminantes. Calcitonina também promoveu o efeito anorexigênico

61 Bombesina (BBS), Peptídeo liberador de gastrina (GRP) e neuromedina B (NMB) BBS peptídeo purificado da pele da rã Bombina bombina; GRP e NMB são peptídeos homólogos ao BBS; Peptídeos amplamente distribuídos no trato GI e cérebro; Quando administrados central ou perifericamente inibem a ingestão. Resultados consistentes em suínos e ovinos.

62 Em mamíferos, os homólogos deste peptídeo (BBS) incluem 3 formas de GRP (gastrin-releasing peptide): GRP-10, GRP-27, GRP-29, e um decapeptídeo chamado de neuromedina-b (NMB). Estes peptídeos estimulam respostas que incluem hipertermia, bradicardia, inibição do esvaziamento gástrico e inibição da ingestão de alimentos. Bombesina, GRP e NMB atuam no controle agudo da ingestão de alimento. Aferências do nervo vago e esplâncnico no TGI que se projetam em áreas de alimento no cérebro são necessárias para ação destes peptídeos. Potenciais mecanismos de ação neuroendócrino e endócrino destes peptídeos requerem mais pesquisas.

63 Serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) Aves em postura injeção ICV reduziu consumo. Frangos - Resultados não foram claros. Suínos efeitos contraditórios, dependendo do grau de restrição. Ovelhas efeitos pouco intensos

64 Relação inversa entre serotonina cerebral e ingestão de alimentos é conhecida. Aumento de serotonina inibe ingestão / depleção de serotonina hiperfagia e ganho de peso. Descoberta recente indica um mecanismo primário pelo qual a serotonina atua (receptores específicos) influenciando o sistema melanocortina. Outros mecanismos são possíveis (interação com CRH, NPY, orexinas, oxitocina, noradrenalina). Alvo dos estudos desenvolvimento de drogas para controle de desordens metabólicas.

65 Integração de sinais periféricos, tônicos e episódicos, com o SNC

66 IICV de apoe em ratos diminuiu a ingestão de alimentos. Administração de anti-apoe aumentou. ApoE estimulou expressão de POMC efeito anoréxico da apoe está associado ao sistema melanocortina.

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