Growth inhibition in rats fed inadequate and incomplete proteins: repercussion on mandibular biomechanics / Growth inhibition in rats fed inadequate and incomplete proteins: repercussion on mandibular biomechanics.

This study describes the effects of feeding growing rats with a diet containing inadequate and incomplete proteins on both the morphological and the biomechanical properties of the mandible. Female rats aged 30 d were fed freely with one of two diets, control (CD, 301 Cal/100g) and experimental (ED, 359 Cal/100g). CD was a standard laboratory diet, while ED was a synthetic diet containing cornflower supplemented with vitamins and minerals. Both diets had the same physical characteristics. Control (C) and experimental (E) animals were divided into 4 groups of 10 animals each. C40 and E40 rats were fed CD and ED, respectively, for 40 d; C105 were fed the CD for 105 d; and E105 were fed the ED for 40 d and then the CD for the remainder of the experimental period (65 d). Mandibular growth was estimated directly on excised and cleaned bones by taking measurements between anatomical points. Mechanical properties of the right hemimandible were estimated by using a 3-point bending test to estimate the structural properties of the bone. Geometric properties of both the entire bone and the cross-section were determined. Bone material properties were calculated from structural and geometric properties. The left hemimandibles were ashed and the ash weight obtained. Rats fed the ED failed to achieve normal body weight gain. Complete catch-up was observed at the end of nutritional rehabilitation. Mandibular weight and length were negatively affected by the ED, as were the cross-sectional area, the mineralized cortical area, and the cross-sectional moment of inertia. All of these parameters showed incomplete catch-up. The structural bone mechanical properties indicative of strength and stiffness were negatively affected. Intrinsic material properties, as assessed by the modulus of elasticity and maximal elastic stress, were within normal values. In summary, the experimental bone was weaker than the control and structurally incompetent. The bone considered was smaller than the control bone, showing a significant reduction in the cross-sectional area and the moment of inertia. However, material properties as well as the ash fraction and degree of mineralization were similar in E and C bones. Therefore, the E bone was weaker than the C bone because of its smaller bone mass, which appears to have been negatively influenced by the ED in relation to its effects on overall body mass.

Bone mineral density and bone strength from the mandible of chronically protein restricted rats

The present investigation was performed to assess the biomechanical repercussion of protein malnutrition imposed on rats between the 26th and 135th days of postnatal life on the mandible, which is not a weight-bearing bone but supports the loads related to the masticatory activity. Female Wistar rats aged 26 d (n=14) were placed on either a 4%-protein diet (ICN 960254, P4 group) or a 20%-protein diet (ICN 960260, P20 group) and killed 111 d later. Both body weight and length were recorded regularly. The mandibles were dissected and cleaned of adhering soft tissue. Mandibular growth was estimated directly by taking measurements between anatomical points. Areal Bone Mineral Density (BMD) was estimated using a bone densitometer (LUNAR DPX-L). Mechanical properties of the right hemimandible were determined using a three-point bending mechanical test to obtain the load/deformation curve and estimate the structural properties of the bone. Results were summarized as means ± SD. Comparisons between parameters were performed by Student's t test. A 75% reduction in body weight and a 32% reduction in body length were observed in P4 rats. Like body size, mandibular weight, length, height and area (index of mandibular size) were negatively affected by P4 diet, as was the posterior part of the bone (posterior to molar III). The anterior part (alveolar and incisor alveolar process) was not affected by age or diet. The "load capacity" extrinsic properties of the mandible (load fracture, stiffness, yielding point) were between 43% and 64% of control value in protein restricted rats. BMD was similar in both groups of animals. Conclusion: 1) Chronic protein malnutrition imposed on rats from infancy to early adulthood reduces the growth of the posterior part of the mandible without inducing changes in the anterior part, which produces some deformation of the bone in relation to age-matched rats; and 2) the significant reduction of strength and stiffness of the mandible seem to be the result of an induced loss of gain in bone structural properties as a consequence of a correlative loss of gain in both growth and mass, yet not in bone material properties.

La investigación presente fue diseñada con el objeto de evaluar la repercusión biomecánica de la malnutrición proteica impuesta a ratas entre los días 26º y 135º de edad sobre la mandíbula (M), hueso que no soporta carga relacionada con el peso corporal sino con las fuerzas masticatorias. Ratas Wistar hembras de 26 d de edad (n=14) fueron alimentadas con dietas conteniendo 4% (grupo P4) (ICN 960254) o 20% (grupo P20) (ICN 960260) de caseína y sacrificadas 111 d después. Peso y longitud corporales fueron registrados regularmente. Las mandíbulas fueron disecadas y liberadas de tejido blando. Se realizaron mediciones entre diversos puntos anatómicos para estimar la morfometría del hueso. La Densidad Mineral Osea (DMO) fue determinada en un densitómetro LUNAR DPX-L. La M derecha de cada animal fue sometida al test de flexión a 3 puntos para obtener la curva carga/deformación y estimar las propiedades estructurales del hueso mandibular. Los resultados (X±DS) fueron analizados estadísticamente mediante test t de Student. El peso y la longitud corporales fueron menores en el grupo P4 que en el P20 (-75% y -32%, respectivamente). Longitud de la base, altura y área mandibular (índice del tamaño de M) fueron afectados negativamente por la dieta P4, lo mismo que la porción posterior de M (posterior al molar III). La porción anterior (procesos alveolar e incisivo) no fueron afectadas por dieta o edad. Todas las propiedades biomecánicas de M (carga de fractura, resistencia en fase elástica, límite elástico) fueron 43-64% menores en grupo P4 que en grupo P20. El valor de DMO fue similar en ambos grupos. CONCLUSION: 1) La malnutrición proteica crónica impuesta a ratas desde la infancia hasta la adultez reduce el crecimiento de la porción posterior de la mandíbula sin inducir cambios en su porción anterior, lo que produce una cierta deformación del hueso en comparación con animales de la misma edad; y 2) la importante disminución de la resistencia a fractura y de la rigidez durante el período elástico sería el resultado de una reducción de ganancia de las propiedades estructurales óseas como consecuencia de una reducción correlativa de ganancia de masa ósea, con mantenimiento de la normalidad de las propiedades óseas intrínsecas.

Maternal undernutrition and the offspring kidney: from fetal to adult life

Maternal dietary protein restriction during pregnancy is associated with low fetal birth weight and leads to renal morphological and physiological changes. Different mechanisms can contribute to this phenotype: exposure to fetal glucocorticoid, alterations in the components of the renin-angiotensin system, apoptosis, and DNA methylation. A low-protein diet during gestation decreases the activity of placental 11ß-hydroxysteroid dehydrogenase, exposing the fetus to glucocorticoids and resetting the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the offspring. The abnormal function/expression of type 1 (AT1R) or type 2 (AT2R) AngII receptors during any period of life may be the consequence or cause of renal adaptation. AT1R is up-regulated, compared with control, on the first day after birth of offspring born to low-protein diet mothers, but this protein appears to be down-regulated by 12 days of age and thereafter. In these offspring, AT2R expression differs from control at 1 day of age, but is also down-regulated thereafter, with low nephron numbers at all ages: from the fetal period, at the end of nephron formation, and during adulthood. However, during adulthood, the glomerular filtration rate is not altered, due to glomerulus and podocyte hypertrophy. Kidney tubule transporters are regulated by physiological mechanisms; Na+/K+-ATPase is inhibited by AngII and, in this model, the down-regulated AngII receptors fail to inhibit Na+/K+-ATPase, leading to increased Na+ reabsorption, contributing to the hypertensive status. We also considered the modulation of pro-apoptotic and anti-apoptotic factors during nephrogenesis, since organogenesis depends upon a tight balance between proliferation, differentiation and cell death.

Efecto de la diarrea sobre la utilización de nutrientes en ratas con desnutrición proteico-calórica o proteica / Effect of diarrhea on nutrient utilization in protein deficient or protein-calorie deficient rats

La diarrea magnifica los efectos de la desnutrición. En consecuencia, aquí se estudió el efecto de la diarrea sobre dos tipos de desnutrición (proteica y proteico-calórica). El experimento incluyó 42 ratas jóvenes de la cepa Sprague Dawley que se distribuyeron en tres grupos (14 ratas/grupo). Durante los primeros 16 días del experimento, el primer grupo recibió una dieta control ad-libitum, el segundo recibió la misma dieta pero su consumo se redujo en un 50% y el tercer grupo recibió una dieta deficiente en proteína. Al final de este período había ratas bien nutridas (controles) y con desnutrición proteica y calórico-proteica. Luego, a la mitad de estas ratas en cada grupo, se les produjo diarrea con lactosa y todas las ratas continuaron con su dieta y el régimen de alimentación preasignado durante una semana. Así, durante este período había ratas controles así como con deficiencia proteica o calórico-proteica que tenían diarrea y grupos idénticos que no tenían diarrea. Los resultados mostraron que la diarrea causó una disminución del consumo y del crecimiento en las ratas del grupo control y deficiente en proteína. Sin embargo, el grupo con deficiencia calórico-proteica no redujo su consumo ni disminuyó su crecimiento en respuesta a la diarrea. La consecuencia de esto fue que la diarrea produjo desnutrición en el grupo control y aumentó la desnutrición en el grupo deficiente en proteína, pero no tuvo un efecto adicional en el grupo con deficiencia calórico-proteica. Además, la reducción en la absorción aparente del nitrógeno y de la grasa asociada con la diarrea, fue mayor en las ratas deficientes en proteína. Este grupo también presentó las actividades más bajas de disacaridasas intestinales. Esto resultados muestran que la diarrea tiene un efecto negativo mayor en ratas con deficiencia proteica que con deficiencia calórico-proteica.

Diarrhea increases the effects of malnutrition. Accordingly, the effect of diarrhea on two types of malnutrition (protein deficiency and protein-calorie deficiency) was studied. The experiment included 42 young Sprague Dawley rats. The rats were distributed into three groups with 14 rats per group. During the first 16 of the experiment, the first group was fed a control diet ad libitum, the second received the same diet but with food intake reduced in 50% whereas the third group was offered a protein deficient diet. Thus, at the end of this period there were well-fed rats (control), as well as protein and protein-calorie malnourished rats. Then one half of the rats in each group were given lactose to produce diarrhea and all rats continued with their previously assigned diet and feeding regime during one more week. Therefore, during this period there were control rats, protein deficient rats and protein-calorie deficient rats with and without diarrhea. The results showed that diarrhea caused a substantial reduction in food intake and growth in the well-fed rats and also in the group fed the protein deficient diet. However, the protein-calorie deficient group did not reduce its intake nor its growth rate. As a result, diarrhea caused malnutrition in the control group and increased malnutrition in the protein deficient but it did not have an additional effect in the protein-calorie deficient rats. The apparent absorption of lipids and nitrogen measured in these rats showed that the absorption reduction caused by diarrhea was more pronounced in the protein deficient group. This group also had the lowest activities of intestinal disaccharidases. These results showed that diarrhea had a more detrimental effect in protein deficient than in protein-calorie deficient rats.

Auditory evoked potential responses in chronic malnourished children.

Auditory evoked potential responses were recorded in 20 chronic malnourished children in age group 3-6 years and in 20 healthy age and sex matched controls using an 5200 Neuropack plus ( Nihon Koden, Japan) evoked potential recorder. The absolute peak latencies, inter peak latencies and amplitude of waves I-V of brainstem auditory evoked potentials (BAEPs) were analyzed. The mid latency responses (MLRs) were also studied in these children. Malnutrition was characterized by stunting, which indicated chronicity of nutritional deprivation. The children with chronic Protein energy malnutrition (PEM) had prolonged peak latencies of waves I, II, III and IV. The interpeak latencies I-III and III-V were also prolonged. The amplitude of wave I and V did not show any significant difference as compared to controls. The middle latency responses were not significantly different from the controls. Thus malnutrition affects the peripheral developmental process of auditory pathways only in the brainstem and the central thalamocortical projections of these pathways are spared.

Quiantification and characterization of protein loss in continuous ambulatory peritoneal dialysis / Cuantificación y caracterización de las pérdidas proteicas en diálisis peritoneal continua ambulatoria

Antecedentes/Objetivos. La pérdida de proteínas en el dializado ha sido involucrado en la etiología de la hipoalbuminemia y/o desnutrición en DPCA. No hay información acerca del transporte peritoneal de proteínas en pacientes en DPCA en México ni en Latinoamérica. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue cuantificar y caracterizar el transporte peritoneal de albúmina (Alb), IgG, IgA, e IgM en pacientes en DPCA. Además, algunos factores asociados a las pérdidas proteicas fueron investigados. Métodos. Treinta y siete pacientes en DPCA fueron seleccionados al azar y sometidos a una prueba de equilibrio peritoneal (PEP). Durante dicha PEP, se midieron las concentraciones de Alb, IgG, IgA, e IgM en el suero y el dializado. Resultados. La IgM no se detectó en el dializado por el método nefelométrico usado. Un claro patrón de incremento continuo y gradual en las pérdidas peritoneales de Alb, IgG e IgA se observó durante toda la PEP. Durante la PEP, los pacientes con los tipos de transporte peritoneal más rápidos tuvieron las concentraciones más bajas de Alb (pero no de inmunoglobulinas) y las pérdidas dialíticas más grandes de todas las proteínas evaluadas. El factor predictor más importante de las pérdidas de Alb, IgG, e IgA fue la tasa de transporte peritoneal, tanto en el análisis univariado como en el multivariado. Conclusiones. Las pérdidas peritoneales de Alb, IgG, e IgA en pacientes mexicanos en DPCA son principalmente dependientes de la tasa de transporte peritoneal y del tiempo de permanencia de la solución de diálisis en la cavidad peritoneal.

Efecto de la deficiencia de proteínas sobre la peroxidación de lípidos en cerebro de ratas / efect of protein deficiency on lipid peroxidation in brain of rats

El objetivo del presente trabajo es evaluar la formación de radicales libres así como la peroxidación de lípidos en cerebro de ratas machos de la cepa Wistar, de 51 días de edad con diferente condición nutricional, en un diseño factorial 1 x 2, alimentadas ad libitum. Un grupo de ratas fue alimentado con una dieta normal (23 por ciento de proteína), y otro grupo con una dieta normo-calórica hipoprotéica (7 por ciento de proteína), durante 30 días. Semanalmente se midió el nivel de glutatión oxidado en sangre, y al final del experimento se determinó la peroxidación de lípidos en cerebro, mediante la cuantificación de las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS). Los resultados presentaron diferencias estadísticamente significativas, en los niveles de glutatión oxidado en sangre y de TBARS en cerebro, entre los grupos con diferente dieta (p<0.05). Por lo que se sugiere, que existe una relación cualitativa en las alteraciones bioquímicas de los animales del estudio.

A utilizaçäo de ratos em modelos experimentais de carências nutricionais / The use of rats in experimental models of deprivation nutrition

A manutençäo de uma boa condiçäo física, social e mental está ligada a uma ingestäo adequada de nutrientes, tanto qualitativa como quantitativamente. Os efeitos de carências nutricionais em diversos órgäos, em especial o intestino delgado, bem como a forma de se provocar esta condiçäo experimental é objetivo desta revisäo. A utilizaçäo de ratos como modelo biológico em estudos experimentais destas carências é ampla, apresentando bons resultados que refletem, em sua grande maioria, aos encontrados em relaçäo ao metabolismode humanos desnutridos. Reduçäo no teor protéico da dieta, reduçäo na quantidade de alimento ofertado variaçäo no tamanho da ninhada säo alguns dos modelos mais utilizados. A resposta dos diversos órgäos e estruturas e estas carências varia conforme o tempo de duraçäo da restriçäo, o período am que se iniciou e o grau de renovaçäo celular dos diversos orgäos.

Study of the myenteric plexus of the ileum of rats subjected to proteic undernutrition

Con el objetivo de verificar los efectos de la desnutrición proteica sobre el plexo mientérico del íleon, fueron utilizados 20 ratas del linaje wistar, cuyas madres fueron desnutridas en los períodos de gestación y/o lactacia sometidas a sacrificio a los 60 días de edad. Se realizaron preparados de membrana del íleon teñidos con GIEMSA, para observación de las neuronas mientéricas y posteriores análisis y cuantificación. Verificamos que la desnutrición proteica no provoca reducción en el número de neuronas mientéricas por cm2 de íleon, y que las neuronas medias con basofilia intermediaria predominan en todos los grupos

Synthesis and phosphorylation of macrophage membrane proteins in protein deficient rat.

Changes in the biosynthesis and phosphorylation of rat peritoneal macrophage membrane proteins induced by protein malnutrition have been studied. The results clearly indicate that the biosynthesis of high molecular weight proteins (45-200 kDa) and their phosphorylation are significantly reduced in the macrophages isolated from protein deficient (4% protein-fed) rats compared to the control group fed 20% protein diet. Lipopolysaccharide (LPS) treatment both in vivo and in vitro enhanced the synthesis and phosphorylation of these proteins in both control and protein deficient groups; however, the extent of enhancement was much less in the deficient group. These results indicate that besides the down regulation of these membrane proteins, protein malnutrition seems to make these macrophages less responsive to potent immuno stimulants like LPS.

Análise morfológica e morfométrica de glândulas parótidas de ratos submetidos a diferentes graus de desnutriçäo proteica / Morphological and morphometric analysis of the parotid glands of rats submitted to different levels of protein deficiency

Foram estudados os efeitos morfológicos e morfométricos em glândulas parótidas de ratos albinos, machos, de linhagem "Wistar", submetidos a dietas constituídas por diferentes níveis de proteína. Morfologicamente, observou-se, no grupo subnutrido, aumento no tamanho de suas células acinosas e diminuiçäo destas no grupo desnutrido, quando da comparaçäo com o grupo nutrido. Outro aspecto histológico evidenciado foi a intensa granulaçäo citoplasmática das células acinosas no grupo desnutrido. Ao estudo morfométrico, verificou-se näo existirem diferenças estatisticamente significativas entre os volumes nuclear, citoplasmático e celular das células acinosas entre os três grupos estudados. Quanto às células dos ductos intercalares, observou-se que, no grupo desnutrido, o volume nuclear dessas células apresentava-se diminuído em relaçäo aos grupos subnutrido e nutrido. Em relaçäo às células dos ductos estriados, observaram-se diferenças significantes quanto aos seus volumes citoplasmático e celular, que se apresentavam diminuídos no grupo desnutrido quando da comparaçäo com o grupo nutrido

El síndrome MEP (Síndrome de Malnutrición energético-proteico) / MEP syndrome (Energetic proteic malnutrition syndrome)

Las carencias nutricionales pueden dar manifestaciones cutáneas específicas de cada nutriente o substancia elemental: xerodermia y queratosis folicular en el déficit de vitamina A; púrpura en el de vitamina K; queilitis, glositis y estados seborreicos en el de riboflavina; pelagra en el de nicotinamida; hiperqueratosis folicular purpúrica con estomatitis en el de vitamina c; coiloniquia en el de Fe; leuconiquia en el de Selenio; hipocromias en el de Cu; acrodermatitis enteropática en el de Zn. En los síndromes de mal absorción se agregan alteraciones inespecíficas: palidez, edema, prurito, melanosis, alteraciones anexiales. Pero además existen cuadros de "amplio espectro" de carencia nutricional, con manifestaciones cutáneas inespecíficas y otras bastante características, con gran repercusión sistémica y aún la muerte: constituyen en el MEP o síndrome de malnutrición energético-proteico. La base es la carencia dietética en proteínas, lo que sumado a una baja dieta calórica nos da el marasmo. En estos casos la piel es seca, fina, con pliegues; el pelo también es seco, con lanugo generalizado y hay alteraciones ungueales. Si, por el contrario, al defícit proteico se le agrega una dieta calórica normal o aumentada, tenemos el kwashiorkor, con cambios cutáneos parecidos a la pelagra y a la acrodermatitis enteropática entremezclados. En estos casos son características el edema, la hipoalbuminemia y el higado graso. Entre estos dos polos hay un espectro de cuadros intermedios, llamados kwashiorkor-marásmicos. En este trabajo se presentan dos formas polares

Protein energy ratio as a critical factor in determining growth & glycogen content of muscles in rats.

Effect of protein deficiency, which was produced in rats either by feeding low protein diet (8% protein) ad libitum (PD) or by restricting the amount of diet containing 15 per cent protein (protein calorie deficiency; PCD) on the growth in terms of muscle weight, length, cross-sectional area, protein and glycogen content was studied in extensor digitorum longus (EDL), medial gastrocnemius (MG) and plantaris (PL) muscles in rat. Because of decreased total calorie intake, PCD group exhibited higher value for protein/total calorie consumption. Excepting glycogen concentration, the retardation of growth in terms of all parameters studied was less in the PCD group. Glycogen concentration (mg/g muscle weight) in the PCD group was 3.0 +/- 0.3 in EDL and 2.6 +/- 0.3 in PL, whereas the values in PD group were 1.0 +/- 0.1 in EDL and 1.1 +/- 0.2 in PL respectively. This glycogen sparing effect was not evident in MG of PCD group possibly due to the greater number of glycolytic fibres. It is suggested that lesser retardation of growth of muscles and glycogen sparing effect in PCD group, could be due to altered metabolic changes resulting in enhanced gluconeogenesis.

Proteolytic activities in kidney and liver during refeeding of protein depleted mice

Los contenidos renal y hepático de proteinas disminuyen significativamente en ratones sometidos a una dieta aproteica durante cinco días. La realimentación con una dieta completa induce una rápida recuperación de la masa proteica perdida por ambos tejidos. Esta recuperación es consecuencia de una marcada inhibición de la proteólisis intracelular. El objetivo de este trabajo fue estudiar la contribución de los sistemas proteolíticos lisosomal o ácido y neutro al proceso de recuperación aludido. Para ello se evaluaron las actividades proteolíticas a pH 5.0 y pH 7.4 presentes en los tejidos homogeneizados. La actividad ácida disminuyó en ambos tejidos como consecuencia de la desnutrición proteica y se recuperó luego de 12 horas de realimentación. Sin embargo, las actividades neutras de ambos organos disminuyeron debido a la desnutrición y permanecieron en niveles bajos luego de 12 horas de realimentación. Se estudió, además, el efecto de las dietas sobre la estabilidad osmótica de los lisosomas hepáticos y renales. Esta aumentó durante la realimentación, indicando que se produce una disminución en la actividad autofágica de dichos tejidos. Estos hallazgos indican que tanto la baja actividad del sistema lisosomal vacuolar como la baja actividad del sistema proteolítico neutro serían responsables de la inhibición de la proteólisis in vivo exhibida por los riñones e higados durante la recuperación de su masa proteica

Influência da desnutriçäo protéica sobre a funçäo fagocitária de neutrófilos de ratos / Influence of protein malnutrition on the phagocytic function of neutrophils in rats

Estudou-se os efeitos da carência proteica sobre a funçäo fagocitária de neutrófilos do sangue e do exsudato peritoneal de ratos. Os animais carentes apresentaram valores significativamente menores para o número de leucócitos e de neutrófilos, para testes de reduçäo do NBT, para a atividade da peroxidase e para a atividade bactericida. A ingestäo de S. aureus e de particulas inertes näo mostrou diferença entre os grupos. A fosfatase alcalina leucocitária apresentou-se aumentada nos neutrófilos dos animais deficientes