Ingestão de alimento

Regulação neuroendócrina

Integração de sinais periféricos e

centros cerebrais

Subnutrição

Deficiência

energética

Supernutrição

Excesso

energético

Vertebrados homeostase do peso corporal e composição

corporal

Equilíbrio entre ingestão e gasto de ENERGIA

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.

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

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)

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).

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 pós-

ruminal 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.

Teorias sobre o controle da ingestão de alimentos

1. Teoria glicostática (Mayer, 1953) – flutuações da glicose em sincronia

com as refeições. Manutenção da glicemia controlada por um sistema de

monitoramento no SNC. Ruminantes ? AGV (fermentação ruminal).

v

2. Teoria lipostática (Kennedy, 1953). Sinal crônico de regulação da

ingestão. Aumento e diminuição das reservas corporais. LEPTINA. v

3. Capacidade do trato digestivo – fator limitante da alimentação. Limite

físico. Ruminantes. Relação positiva entre enchimento do trato/digestão e

ingestão voluntária de alimentos (Balch & Campling, 1962).

v

Evidências atuais – controle da ingestão de alimentos é uma interação

das diferentes teorias. v

4. Propriedades químicas e osmóticas da digesta – controle “metabólico”.

Ruminantes. v

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)

Animais de produção

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

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

Neuropeptídeos Receptores

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

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.

Fatores hormonais de regulação da ingestão de alimentos

Orexigênicos Anorexigênicos

Hormônios

do cérebro

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

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)

Hormônios

periféricos

Grelina (estômago, pâncreas)

Galanina (TGI)

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)

Estimulantes da Ingestão de Alimento

Orexigênicos

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.

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

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.

Orexina

NPY e orexina

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;

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.

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;

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.

Inibidores da Ingestão de Alimento

Anorexigênicos

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.

Sistema melanocortina

Melanocortinas (POMC, α-MSH)

grupo de hormônios da hipófise derivados da molécula pró-

opiomelanocortina (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.

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

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

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.

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).

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 PYY3-36 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.

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.

GCGL (novel glucagon-like peptide)

Recente descoberta no cérebro de aves.

Descrito também em peixes e anfíbios

GCGL (novel glucagon-like peptide)

Neste estudo, a IICV de GCGL em aves suprimiu a ingestão de alimentos.

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).

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.

Amilina

Co-secretada com a insulina pelas células β do pâncreas em

resposta a elevação da glicemia. Tem potente efeito anti-

diabetogênico.

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.

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

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.

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.

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

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.

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

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.