Efeitos da suplementação crônica com leucina sobre parâmetros metabólicos associados à adiposidade do tecido adiposo branco em ratos com diabetes induzido por estreptozotocina no período neonatal / Effects of chronic supplementation with leucine on metabolic parameters associated with the adiposity of white adipose tissue in rats with diabetes streptozotocin-induced in the neonatal period

A hiperglicemia crônica no diabetes está relacionada com distúrbios nas vias de sinalização da insulina e do mTOR, e com o desbalanço na secreção de adipocinas pelo tecido adiposo branco (TAB). Em longo prazo, esta disfunção metabólica pode causar uma perda severa de massa adiposa, o que agrava a resistência à insulina (RI). Estudos têm destacado o potencial efeito da suplementação com leucina no tratamento de doenças metabólicas como o diabetes tipo 2 e obesidade. No entanto, os efeitos da leucina sobre a homeostase glicêmica e a sensibilidade à insulina em doenças em que ocorre perda severa de gordura ainda necessitam melhores esclarecimentos. Portanto, foi investigado se a suplementação crônica com leucina pode afetar a adiposidade de ratos diabéticos com perda intensa de TAB, e melhorar a RI e outras desordens metabólicas relacionadas com TAB. Ratos recém-desmamados foram distribuídos em 3 grupos: i) Grupo controle (C) - não diabético e recebiam ração controle; ii) Grupo diabetes (D) - diabético e recebiam ração controle; iii) Grupo diabetes Leucina (DL) - diabético e recebiam ração suplementada com 5% de L-leucina. Após 8 semanas, foram analisados: glicemia e insulinemia de jejum, HOMAIR, citocinas pro- e anti-inflamatórias no soro e tecido adiposo branco, expressão de proteínas (mTOR, p-MTOR, p70S6K1, p-p70S6K1, PPARγ, C/EBPα, ACC1, FAS, AKT, p-AKT) nos tecidos adiposos subcutâneo (SC) e retroperitoneal (RP), bem como a expressão de RNAm da adiponectina e leptina no TAB. In vivo, foram realizados testes de tolerância oral à glicose (OGTT) e de sensibilidade à insulina (ITT), glicemia pós prandial e consumo de ração. O tratamento crônico com leucina reverteu a perda de massa adiposa dos coxins subcutâneo e viscerais neste modelo experimental, o que pode ser explicado pelo aumento da expressão da p-p70S6K1, PPARγ, ACC1 e FAS, proteínas que estimulam a adipogênese e lipogênese de novo nos adipócitos. Além disso, houve um aumento da expressão de AKT total no coxim SC no grupo DL, mas não foi alterada no coxim RP, indicando que a leucina também pode melhorar a resistência à insulina por ativar a AKT, que é considerada enzima limitante da cascata de fosforilação da insulina. Por outro lado, a leucina melhorou o perfil de adipocinas secretadas pelo coxim RP, pois aumentou a secreção de adiponectina e IL-10. Estas citocinas, direta ou indiretamente, reduzem a RI em tecidos como fígado, TAB e músculo esquelético. Isto sugere que a ação da leucina sobre a sensibilidade à insulina no coxim subcutâneo parece estar mais relacionada com a recuperação da via de sinalização da insulina, ao passo que, no coxim RP está indiretamente relacionada com a melhora do perfil de adipocinas secretadas por este tecido. Estes dados corroboram com os resultados de HOMAIR, glicemia de jejum e pós prandial, OGTT e ITT, nos quais foi observada uma significativa melhora do quadro de intolerância à glicose e resistência à insulina em ratos diabéticos tratados com leucina. Em conclusão, a suplementação crônica com leucina aumentou a adiposidade corporal em ratos diabéticos induzido por estreptozotocina no período neonatal, o que foi relacionado com a melhora da intolerância à glicose e da resistência à insulina. Isto demonstra que a recuperação trófica do tecido adiposo branco é fundamental para a melhora dos distúrbios metabólicos relacionados ao metabolismo da glicose neste modelo experimental

The chronic hyperglycemia in diabetes is associated with disturbances in insulin and in mTOR pathways, and changes in adipokine secretion in white adipose tissue (WAT). Long-term, this metabolic dysfunction can cause a severe loss of fat mass, which increases insulin resistance (IR). Studies have highlighted the effect of leucine supplementation in treatment of metabolic diseases as type 2 diabetes and obesity. However, the effects of leucine on glucose homeostasis and insulin sensitivity in diseases with intense fat loss remain unknown. Therefore, was investigated whether chronic leucine supplementation can affect the adiposity of diabetic rats with severe adipose tissue loss, and to improve the IR and other metabolic disorders associated with WAT. After weaning, rats were distributed in 3 groups: i) control group (C) - no diabetic and received control chow ; ii) diabetes group (D) - diabetic and received control chow; iii) Leucine Diabetes Group (DL) - diabetic and received diet supplemented with 5% L-leucine. After 8 weeks, were analyzed: fasting glycaemia and insulin, HOMA>IR, antiinflammatory and proinflammatory cytokines in serum and in WAT, protein expression of mTOR, p-MTOR, p70S6K1, p-p70S6K1, PPARγ, C/EBPα, ACC1, FAS, AKT, p-AKT in subcutaneous (SC) and retroperitoneal adipose tissue, as well as the RNAm expression of adiponectin and leptin in WAT. In vivo, were realized oral glucose tolerance test (OGTT) and insulin sensitivity test (ITT), postprandial glycaemia and chow ingestion. O chronic treatment with leucine recovered the adipose mass in subcutaneous and visceral fat pad in this experimental model, this was explicated by increase of protein expression of p-p70S6K1, PPARγ, ACC1 and FAS that stimulate the adipogenesis and de novo lipogenesis in adipocytes. Moreover, had an increase of protein expression of total AkT in subcutaneous fat pad in group DL, but don't change in RP fat pad, indicating that the leucine can to activate the AKT, which is limiting enzyme of phosphorylation cascade of insulin, and improve the insulin resistance. On the other hand, leucine improved the profile of adipokines secreted in RP fat pad, because increased the secretion of adiponectin and IL-10. This cytokines reduced the insulin resistance in tissues as liver, WAT and skeletal muscle. This suggest that action of leucine on insulin sensitivity in subcutaneous fat pad is more related to recovery of insulin signaling, and in RP fat pad is indirectly related to improve of profile of adipokines secretion in this tissue. This data corroborates with results of HOMAIR, postprandial and fasting glycaemia, OGTT and ITT, which showed significant improve of glucose intolerance and insulin resistance in diabetic rats treated with leucine. In conclusion, the chronic leucine supplementation increased adiposity in streptozotocin-induced diabetic rats in neonatal period, which was related to improve of glucose intolerance and insulin resistance. This show that trophic recovery of white adipose tissue is important for improve of metabolic disturbances related to glucose metabolism in this experimental model

Biochemical parameters of zinc and markers of oxidative stress in soccer players / Parâmetros Bioquímicos do Zinco e Marcadores do Estresse Oxidativo em Jogadores deFutebol

The high intensity physical exercise induces to excessive formation of oxygen reactive species as well as changes in the metabolism of antioxidant nutrients. The zinc, particularly, which is a cofactor of enzymes of antioxidant defense system, seems to have alterations in its metabolic behavior in athletes. This study evaluated the effect of physical exercise on biochemical parameters of zinc and oxidative stress biomarkers of soccer players. A transectional, analytical and experimental study was performed with 20 players from the youth team (basis category sub20) in the first division of the brazilian championship with age between 17 and 19 years, male gender. The analysis of zinc intake, plasmatic and erythrocyte zinc, the activity of superoxide dismutase enzyme, and the plasma malondialdehyde were carried out before and after the match. Players showed zinc intake superior to recommendation. The mean plasmatic zinc was 77.6 ± 9.9 μg/dl pre-match and 68.9 ± 8.2 μg/dl post-match (p<0.05). The mean of erythrocyte zinc did not show significant difference after exercise (p>0.05). The mean plasmatic malondialdehyde was 1.1 ± 0.3 nmol/ml, and 5.5 ± 1.4 nmol/ml pre and post–exercise, respectively (p<0.05). The activity of superoxide dismutase enzyme did not change after 48 hours of the soccer match (p>0.05). High performance athlets like soccer players, show a reduction in zinc concentration and an increase in the plasmatic malondialdehyde. Further investigations using other biomarkers of oxidative stress and/or of inflammation may better clarify the alterations in the metabolic behavior of antioxidant nutrients in soccer players.

O exercício físico de alta intensidade favorece a formação excessiva de espécies reativas de oxigênio assim como distúrbios no metabolismo de nutrientes antioxidantes. O zinco, em particular, que é cofator de enzimas do sistema de defesa antioxidante, parece sofrer alterações no seu comportamento metabólico em atletas. Este estudo avaliou o efeito do exercício físico sobre parâmetros bioquímicos do zinco e marcadores do estresse oxidativo em jogadores de futebol. Estudo transversal, analítico e experimental realizado com 20 jogadores de futebol do time de juniores (categoria de base sub-20) da primeira divisão do campeonato brasileiro com idade entre 17 e 19 anos, do gênero masculino. Foram realizadas análises da ingestão de zinco, zinco plasmático e eritrocitário, atividade da enzima superóxido dismutase e malondialdeído plasmático antes e após a partida. Os jogadores de futebol mostraram ingestão de zinco superior à recomendação. Os valores médios de zinco plasmático foram de 77,6 ± 9,9 μg/dL no período pré-partida e de 68,9 ± 8,2 μg/dL no pós-partida (p<0,05). A média de zinco eritrocitário não mostrou diferença significativa após o exercício (p>0,05). A média do malondialdeído plasmático nos jogadores de futebol foi 1,1 ± 0,3 nmoL/mL e 5,5 ± 1,4 nmoL/mL no pré e pós-exercício, respectivamente (p<0,05). A atividade da enzima superóxido dismutase não alterou após 48 horas da partida de futebol (p>0,05). Atletas de alto rendimento, como jogadores de futebol, apresentam aumento de malondialdeído no plasma e redução nas concentrações de zinco no plasma. Novas investigações utilizando outros biomarcadores do estresse oxidativo e/ou da inflamação podem melhor esclarecer as alterações no comportamento metabólico de nutrientes antioxidantes em jogadores de futebol.

Plasma concentration of IL-6 and TNF-α and its relationship with zincemia in obese women / Concentrações plasmáticas de IL-6 e TNF-α e sua relação com a zincemia em mulheres obesas

OBJECTIVE: In obesity, the excessive adipose tissue increases the synthesis of inflammatory cytokines, which appear to alter the metabolism of minerals, such as zinc. However, the mechanisms involved remain unclear. This study investigated whether the concentrations of interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in plasma can to influence biochemical parameters of zinc in obese women. METHODS: Seventy-six pre-menopausal women, aged between 20 and 50 years, were divided into two groups: the case group, composed of obese women (n = 37) and the control group, composed of non-obese women (n = 39). Analysis of the plasmatic and erythrocytary zinc, and plasmatic cytokines were conducted by flame atomic absorption spectrophotometry and by ELISA, respectively. RESULTS: The plasmatic zinc and concentrations of IL-6 in plasma did not show significant differences between obese women and controls (p > 0.05). The erythrocytary zinc was 36.4±15.0µg/gHb in the case group, and 45.4±14.3µg/gHb (p = 0.025) in the control group. The concentrations of TNF-α in plasma were 42.0±11.9 pg/mL and 19.0±1.0 pg/mL in obese women and in controls, respectively (p < 0.001). The plasmatic zinc had a significant negative correlation with the values of TNF-α (r =-0.44, p = 0.015). CONCLUSION: Obese women presented lower concentrations of erythrocytary zinc than the control group. The study demonstrated a probable influence of the inflammatory process on metabolism of zinc in obese patients.

OBJETIVO: Na obesidade, o excesso de tecido adiposo aumenta a síntese de citocinas inflamatórias que parecem alterar o metabolismo de minerais, como o zinco. Entretanto, os mecanismos envolvidos neste processo ainda não estão totalmente esclarecidos. O estudo investigou se as concentrações de interleucina-6 (IL-6) e fator de necrose tumoral-α (TNF-α) no plasma podem influenciar os parâmetros bioquímicos do zinco. MÉTODOS: Setenta e três mulheres, com idade entre 20 e 50 anos, foram distribuídas em dois grupos: grupo caso, composto de obesas (n = 37) e grupo controle, composto de não obesas (n = 39). Análises de zinco plasmático e eritrocitário e as citocinas inflamatórias plasmáticas foram realizadas pelo método da espectrofotometria de absorção atômica e pelo ELISA, respectivamente. RESULTADOS: O zinco plasmático e as concentrações de IL-6 no plasma não mostraram diferenças significativas entre as mulheres obesas e grupo controle (p > 0,05). O valor do zinco eritrocitário foi 36,4±15,0µg/gHb nas mulheres obesas e 45,4±14,3µg/gHb (p = 0,025) no grupo controle. As concentrações de TNF-α no plasma foram 42,0±11,9 pg/mL e 19,0±1,0 pg/mL nasmulheres obesas e controles, respectivamente (p < 0,001). O zinco plasmático apresentou uma correlação negativa significativa com os valores de TNF-α (r =-0,44, p = 0,015). CONCLUSÃO: Asmulheres obesas apresentaram menores concentrações de zinco eritrocitário em relação ao grupo controle. O estudo mostra uma provável influência do processo inflamatório no metabolismo do zinco em pacientes obesos.

Participação da inflamação sobre o metabolismo do zinco na obesidade / Participation of inflammation on zinc metabolism in obesity

This review reports on aspects of zinc metabolism in obesity, as well as the participation of this mineral in disorders that are associated with the disease's pathophysiology. Inflammation, which is present in obese individuals, is directly related to zinc metabolism, and may increase zinc content in hepatocytes and adipocytes at the expense of zinc in blood components. It has been shown that high concentrations of glucocorticoids, which are usual in obese individuals, lead to reduced levels of zinc in plasma and an increased uptake of zinc by the liver. There is an inverse correlation between tumor necrosis factor a and zinc- α2-glycoprotein, which is considered a potential candidate in the modulation of body weight. In obese individuals, changes have also been observed in the compartmentalization of zinc and its relationship with adipocytokines, which are normally present at high concentrations in these patients. Therefore, it is important to understand the possible pathophysiological mechanisms, since zinc may contribute to the control of inflammatory and metabolic disorders that are commonly present in obese patients.

Esta revisión relata aspectos del metabolismo del zinc en obesos, así como la participación de este mineral en disturbios asociados a la fisiopatología de esa enfermedad. La inflamación, presente en individuos obesos, está directamente relacionada con el metabolismo del zinc, pudiendo causar un incremento de su presencia en hepatocitos y adipocitos, en detrimento de su presencia en componentes de la sangre, como el plasma y los eritrocitos. Concentraciones elevadas de glucocorticoides, comunes en individuos obesos, reducen los niveles de zinc en el plasma y aumentan su captura en el hígado. La zinc-α2 glicoproteína, potencial moduladora del peso corporal, está inversamente correlacionada con el factor de necrosis tumoral a. Las adipocitocinas, normalmente presentes en elevadas concentraciones en individuos obesos, están relacionadas con alteraciones en la compartimentación del zinc. Por lo expuesto anteriormente, resulta relevante entender los posibles mecanismos fisiopatológicos de la obesidad, considerando que el zinc puede ayudar a controlar las alteraciones metabólicas e inflamatorias comúnmente presentes en individuos obesos.

Esta revisão relata aspectos do metabolismo do zinco na obesidade, bem como a participação deste mineral em distúrbios associados à fisiopatologia desta doença. A inflamação, presente em indivíduos obesos, está diretamente relacionada ao metabolismo do zinco, podendo aumentar o seu conteúdo nos hepatócitos e adipócitos à custa da redução na concentração do zinco em componentes do sangue como o plasma e eritrócitos. Concentrações elevadas de glicocorticoides, comum em indivíduos obesos, levam à redução nas concentrações de zinco no plasma e aumento da captação de zinco pelo fígado. Existe correlação inversa entre o fator de necrose tumoral a e a zinco- α2-glicoproteína, proteína considerada candidata potencial na modulação do peso corporal. Têm sido evidenciadas alterações na compartimentalização do zinco e sua relação com adipocitocinas, citocinas normalmente presentes em concentrações elevadas em indivíduos obesos. Diante do exposto, percebe-se a relevância de se compreender os possíveis mecanismos fisiopatológicos da obesidade, tendo em vista que o zinco pode contribuir no controle das alterações metabólicas e inflamatórias comumente presentes em pacientes obesos.

Parameters of glycemic control and their relationship with zinc concentrations in blood and with superoxide dismutase enzyme activity in type 2 diabetes patients / Parâmetros do controle glicêmico e sua relação com a zincemia e a atividade da enzima superóxido dismutase em pacientes diabéticos tipo 2

OBJECTIVE: This study assessed the relationship between the parameters of glycemic control, and zinc concentrations in blood and superoxide dismutase enzyme activity in type 2 diabetes patients. SUBJECTS AND METHODS: Seventy-three individuals, aged between 25 and 59 years, were divided into the experimental group (type 2 diabetes patients, n = 36) and control group (n = 37). Plasma and erythrocyte zinc concentrations, superoxide dismutase activity, and parameters of glycemic control were analyzed. RESULTS: Mean plasma zinc concentration was 74.1 ± 10.7 µg/dL and 68.8 ± 9.6 µg/dL, erythrocyte zinc concentration was 48.1 ± 9.5 µg/gHb and 41.2 ± 8.0 µg/gHb, and superoxide dismutase activity was 2248.9 ± 300.0 U/gHb and 2059.6 ± 285.4 U/gHb, in the experimental group and the control group, respectively (p < 0.05). CONCLUSION: Type 2 diabetes patients showed a positive response to oxidative stress due to adequate zinc concentration in blood and increased activity of superoxide dismutase, and the enzyme was influenced by serum insulin.

OBJETIVO: O estudo investigou a relação entre parâmetros do controle glicêmico, a zincemia e a atividade da enzima superóxido dismutase em pacientes diabéticos tipo 2. SUJEITOS E MÉTODOS: Setenta e três indivíduos, de 25 a 59 anos de idade, foram distribuídos em grupo caso (diabéticos tipo 2, n = 36) e grupo controle (n = 37). Foram analisados zinco plasmático e eritrocitário, atividade da enzima superóxido dismutase e parâmetros do controle glicêmico. RESULTADOS: A média de zinco plasmático foi 74,1 ± 10,7 µg/dL e 68,8 ± 9,6 µg/dL; de zinco eritrocitário foi 48,1 ± 9,5 µg/gHb e 41.2 ± 8.0 µg/gHb; e da atividade da superóxido dismutase foi 2248,9 ± 300,0 U/gHb e 2059,6 ± 285,4 U/gHb no grupo caso e grupo controle, respectivamente (p < 0,05). CONCLUSÃO: Os pacientes diabéticos tipo 2 mostram uma resposta positiva ao estresse oxidativo devido à zincemia adequada e ao aumento da atividade da superóxido dismutase, sendo essa enzima influenciada pela insulina sérica.