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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS MARCELLA RAMOS SANT’ANA AVALIAÇÃO DOS MECANISMOS MOLECULARES DOS ÁCIDOS GRAXOS ÔMEGA-3 NO CONTROLE DA INFLAMAÇÃO HIPOCAMPAL ASSOCIADA À OBESIDADE: PAPEL DO RECEPTOR GPR120 OMEGA 3 FATTY ACIDS MOLECULAR PATHWAYS RELATED TO THE CONTROL OF OBESITY-ASSOCIATED HIPPOCAMPAL INFLAMMATION: ROLE OF GPR120 RECEPTOR LIMEIRA 2019

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS

MARCELLA RAMOS SANT’ANA

AVALIAÇÃO DOS MECANISMOS MOLECULARES DOS ÁCIDOS GRAXOS

ÔMEGA-3 NO CONTROLE DA INFLAMAÇÃO HIPOCAMPAL ASSOCIADA À

OBESIDADE: PAPEL DO RECEPTOR GPR120

OMEGA 3 FATTY ACIDS MOLECULAR PATHWAYS RELATED TO THE

CONTROL OF OBESITY-ASSOCIATED HIPPOCAMPAL INFLAMMATION:

ROLE OF GPR120 RECEPTOR

LIMEIRA

2019

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MARCELLA RAMOS SANT’ANA

AVALIAÇÃO DOS MECANISMOS MOLECULARES DOS ÁCIDOS GRAXOS

ÔMEGA-3 NO CONTROLE DA INFLAMAÇÃO HIPOCAMPAL ASSOCIADA À

OBESIDADE: PAPEL DO RECEPTOR GPR120

OMEGA 3 FATTY ACIDS MOLECULAR PATHWAYS RELATED TO THE

CONTROL OF OBESITY-ASSOCIATED HIPPOCAMPAL INFLAMMATION:

ROLE OF GPR120 RECEPTOR

Tese apresentada à Faculdade de Ciências Aplicadas da

Universidade Estadual de Campinas como parte dos

requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutora

em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo, na

área de Nutrição.

Orientador: Prof. Dr. Dennys Esper Cintra

ESSE TRABALHO CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO

DEFENDIDA PELA ALUNA MARCELLA RAMOS SANT’ANA E ORIENTADO PELO

PROF. DR. DENNYS ESPER CINTRA.

LIMEIRA

2019

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Ficha catalográfica

Universidade Estadual de Campinas

Biblioteca da Faculdade de Ciências Aplicadas

Renata Eleuterio da Silva - CRB 8/9281

Sant'Ana, Marcella Ramos, 1989-

Sa59a Avaliação dos mecanismos moleculares dos ácidos graxos ômega-3 no

controle da inflamação hipocampal associada à obesidade : papel do receptor

GPR120 / Marcella Ramos Sant'Ana. – Limeira, SP : [s.n.], 2019.

Orientador: Dennys Esper Cintra.

Tese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de

Ciências Aplicadas.

1. Obesidade. 2. Neuroinflamação. 3. Ácidos graxos Ômega-3. 4. GPR120.

5. Alzheimer, Doença de. I. Cintra, Dennys Esper, 1976-. II. Universidade

Estadual de Campinas. Faculdade de Ciências Aplicadas. III. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: Omega 3 fatty acids molecular pathways related to the control of

obesity-associated hippocampal inflammation : role of GPR120 receptor

Palavras-chave em inglês:

Obesity

Neuroinflammation

Omega-3 fatty acids

GPR120

Alzheimer's disease

Área de concentração: Nutrição

Titulação: Doutora em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo

Banca examinadora:

Dennys Esper Cintra [Orientador]

Fernando Moreira Simabuco

Lício Augusto Velloso

Fernanda Guarino de Felice

André Gustavo Vasconcelos Costa

Data de defesa: 21-03-2019

Programa de Pós-Graduação: Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo

Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a)

- ORCID do autor: https://orcid.org/0000-0003-3420-7686

- Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/2399495875810598

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FOLHA DE APROVAÇÃO

Autor: Marcella Ramos Sant’Ana

Título: Avaliação dos mecanismos moleculares dos ácidos graxos ômega-3 no controle da

inflamação hipocampal associada à obesidade: papel do receptor GPR120

Natureza: Tese de doutorado.

Instituição: Faculdade de Ciências Aplicadas – Unicamp.

Data da Defesa: 21 de março de 2019.

BANCA EXAMINADORA

Prof. Dr. Dennys Esper Cintra (Orientador) ________________________________________

Prof. Dr. Lício Augusto Velloso (Membro interno) __________________________________

Dr. Fernando Moreira Simabuco (Membro interno) __________________________________

Dr. André Gustavo Vasconcelos Costa (Membro externo) ____________________________

Dra. Fernanda Guarino de Felice (Membro externo) _________________________________

Ata da Defesa, assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no processo

de vida acadêmica do aluno

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DEDICATÓRIA

Ao meu avô Toti (in memoriam) que mesmo não

entendendo a minha escolha em sair de casa, sempre me

apoiou e sonhou os meus sonhos.

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AGRADECIMENTOS

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de

Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.

Agradeço à CAPES, à Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e ao Programa

de Pós-graduação em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo (CNEM), por todo o

apoio financeiro e incentivo à pesquisa que possibilitou a realização deste trabalho.

Meu agradecimento e respeito a todos os animais experimentais utilizados para

realização desta pesquisa.

Ao meu orientador, professor Dennys Cintra. O seu amor pela pesquisa e respeito aos

alunos me inspira a cada dia. Obrigada pela confiança e por ter me recebido tão bem em seu

laboratório. Obrigada pela ótima convivência durante todos esses anos. Obrigada por ser tão

acessível e sempre se preocupar com o bem-estar dos alunos. Obrigada por todos os cafés e

conselhos e por sempre compartilhar seus conhecimentos científicos e de vida conosco.

Aos professores Eduardo Ropelle, Leandro Pereira, Rodrigo Pauli e Adelino Sanchez

pelo envolvimento direto com esta pesquisa e por todos os ensinamentos compartilhados

durante os quatro anos de doutorado.

Ao professor Lício Velloso, aos seus alunos (Alexandre, Pedro, Dani e Daiane) e ao

Centro de Pesquisa em Obesidade e Comorbidades (OCRC) por todo o apoio financeiro e

teórico para execução desta pesquisa.

Aos professores André Vasconcelos e Fernanda De Felice, por todas as sugestões para

elaboração deste trabalho.

A todas as pessoas que colaboraram na execução desta pesquisa: Marcella Dátilo e

Camila Ramos pela ajuda diária com os animais experimentais; professor Alexandre Leite,

Mateus e Monize que foram fundamentais para as análises de microscopia eletrônica de

transmissão; Fernando Simabuco e a Isadora Pavan pelo auxílio nos experimentos com as

culturas celulares; Barbara Crisol pela ajuda com as análises de bioinformática. Em especial,

gostaria de deixar o meu eterno agradecimento aos meus queridos colaboradores, Kellen e

Rodrigo Pereira, que não pouparam esforços em me ajudar no planejamento e execução de

todas as etapas desta pesquisa.

A todos os alunos que frequentaram os laboratórios LABGEN e LABMEX entre 2015

e 2019. Obrigada pelos ótimos anos de convivência, parceria e amizade. Todos, sem exceção,

deixaram um grande ensinamento e foram fundamentais para o meu crescimento pessoal e

profissional.

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À professora Hosana e ao professor Augusto, assim como todos os alunos do

LABNUTRE e BIOTEC, pela ótima convivência e ensinamentos durante todos esses anos.

Ao Vítor, por todas as noites em claro, por toda a ajuda nas traduções e por ouvir as

mesmas apresentações mil vezes. Muito obrigada por todo auxílio e paciência durante esses

anos de doutorado.

A Deus que sempre nas horas difíceis mostrou sua providência em minha vida, sendo

minha rocha e meu refúgio.

A minha amada família, meus pais, Célia e Marcos; meus irmãos, Clerinsom e Gedson;

meu sobrinho, Arthur; minhas cunhadas Cristiane e Dayane; meus avós, Emília, Geraldo.

Obrigada por sempre me apoiarem e entenderem a minha ausência. Sem o apoio de vocês nada

disso seria possível.

Por fim, gostaria de deixar os meus sinceros agradecimentos a todos que direta ou

indiretamente colaboraram para a concretização desta pesquisa. A todos que despenderam

minutos, horas ou até mesmo dias para compartilhar o seu conhecimento e me ensinar técnicas

experimentais ou conceitos teóricos que foram fundamentais para a execução deste trabalho.

Muito obrigada pela generosidade e paciência!

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“Conheça todas as teorias, domine todas as técnicas, mas ao

tocar uma alma humana, seja apenas outra alma humana”.

Carl Jung

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RESUMO

Introdução: A obesidade é um dos principais fatores indutores da inflamação e da resistência

à insulina. A perpetuação destas alterações moleculares tem sido associada à déficits cognitivos

e surgimento de doenças neurodegenerativas, como a Doença de Alzheimer (DA). Objetivo:

Avaliar se o consumo de fontes alimentares de ômega 3 seria capaz de controlar o processo

inflamatório no hipocampo de camundongos obesos e resistentes à insulina por meio da ação

do receptor GPR120 e assim melhorar a cognição e reduzir os marcadores que precedem a DA.

Materiais e métodos: Camundongos Swiss foram induzidos à obesidade e posteriormente

tratados com dieta hiperlipídica com substituição de ⅓ da gordura suína por óleo de linhaça.

Durante o experimento os animais foram submetidos aos testes de tolerância à glicose e

sensibilidade à insulina, assim como teste cognitivo de Morris Water Maze. Ao final do

experimento, o hipocampo foi extraído para análises histológicas de microscopia de

fluorescência e eletrônica; cromatografia gasosa espectrométrica; immunobloting e RT-qPCR.

Em cultura de células do tipo N2a foi testado o mecanismo que envolve o receptor GPR120

como agente catalisador dos efeitos do ômega-3. Resultados: O grupo obeso apresentou maior

ganho de peso, intolerância à glicose e resistência à insulina, assim como prejuízo cognitivo em

comparação ao grupo controle. O processo obesogênico foi capaz de induzir a resistência à

insulina em concomitância a marcadores inflamatórios, de estresse de retículo endoplasmático

e apoptose, além da redução do processo autofágico no hipocampo dos animais. Também

evidenciou-se elevação na concentração de amiloide (βA) e hiperfosforilação da proteína tau,

junto à neurodegeneração no hipocampo dos animais, demonstrando o envolvimento da

obesidade como agente predisponente à DA. Contudo, os animais que receberam a dieta fonte

de ômega-3 apresentaram maior incorporação desses ácidos graxos no hipocampo, redução da

neuroinflamação e restabelecimento da sensibilidade sistêmica à insulina e atenuação do

processo neurodegenerativo devido à redução dos marcadores predisponentes à DA. Assim, foi

notado melhora cognitiva dos animais tratados quando comparados ao grupo obeso. O grupo

tratado também apresentou aumento no conteúdo proteico do GPR120 e redução da p-TAK1,

o que implica na atividade deste receptor na desarticulação da neuroinflamação. Esta hipótese

foi parcialmente comprovada ao desafiar as células N2a com palmitato e posteriormente tratá-

las com ômega-3 purificado. Ao silenciar o GPR120, ocorreu redução na potência da resposta

anti-inflamatória. Conclusão: A simples substituição de parte da gordura animal por alimentos

fontes de ácidos graxos ômega-3 foi capaz de atenuar as alterações moleculares desencadeadas

pela obesidade que aceleram o declínio cognitivo e predispõe o surgimento da DA. A atividade

do GPR120 se mostrou importante para a mediação dos fenômenos coordenados pelo ômega-

3.

Palavras-chave: Obesidade; Neuroinflamação; Ômega-3; GPR120; Doença de Alzheimer

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ABSTRACT

Introduction: Obesity is one of the main factors that induces inflammation and insulin

resistance. The perpetuation of these molecular alterations has been associated to cognitive

impairments and the onset of neurodegenerative diseases, such as the Alzheimer’s Disease

(AD). Objective: Evaluate if the consumption of omega-3 rich sources would be able to regulate

the inflammatory process in the hippocampus of obese and insulin resistance mice through the

GPR120 receptor, which could improve cognition and reduce the risk of developing AD.

Materials and Methods: Swiss mice were induced to obesity and received a high fat diet with

one third of the lard content replaced by flaxseed oil. During the experiments, animals were

submitted to glucose and insulin tolerance tests, as well as the Morris Water Maze. At the end

of the experiments, hippocampus was extracted to histological analysis by fluorescence and

electronic microscopy, gas chromatography mass spectrometry; immunoblotting and RT-

qPCR. Cell culture lines of N2a were used to investigate the mechanism of action of the

GPR120 receptor as a catalyst of the omega-3 effects. Results: Obese group demonstrated

higher weight gain, reduced glucose tolerance and insulin sensitivity, as wells as a cognitive

impairment when compared to the control group. Obesogenic process was able to induce insulin

resistance in association with inflammation, endoplasmic reticulum stress and apoptosis

markers, while simultaneously reduced the autophagic process on the hippocampus of these

animals. Also, it was found elevated levels of βA and hyperphosphorylation of tau-protein,

associated with a neurodegeneration in the hippocampus, demonstrating the obesity role in the

onset of AD. However, animals that were fed with the flax seed oil omega-3 rich diet were able

to incorporate these fatty acids into their hippocampus, reduced neuroinflammation,

reestablishment of systemic insulin sensitivity, along with a reduced neurodegenerative process

as shown by decreased biomarkers of AD. Thus, these alterations reflected in the improvement

of the cognitive behavior of these animals when compared with the obesity only group. Flax

seed oil-treated group also shown increased GPR120 protein content and a reduction in p-TAK1

content, which indicates the activity of this receptor and its involvement in the discontinuity of

the neuroinflammation. This hypothesis was partially proved when N2a cells lines were defied

with palmitate, following treatment with purified omega-3. When GPR120 was silenced, there

was a decrease in the magnitude of the anti-inflammatory response. Conclusion: The simple

replacement of some animal fat content with rich sources of omega-3, such as the flaxseed oil,

were able to attenuate molecular alterations induced by obesity, which are responsible for a

decline in cognition and the onset of AD. GPR120 activity shown to be an important mediator

of the omega-3 effects.

Keywords: Obesity; Neuroinflammation; Omega 3; GPR120; Alzheimer's disease

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LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Vias moleculares afetadas pela obesidade ....................................................................... 17

Fig 2 Vias possivelmente relacionadas com o aumento do risco da Doença de Alzheimer ..... 20

Fig 3 Ação anti-inflamatória do receptor GPR120 ................................................................... 22

Fig 4 Delineamento experimental ............................................................................................. 25

Fig 5 Desenho experimental da cultura de células N2a. ........................................................... 33

Fig 6 Análise de bioinformática do GRP120 no hipocampo de camundongos BXD. ............. 34

Fig 7 Perfil dos ácidos graxos das dietas experimentais .......................................................... 36

Fig 8 Dados fisiológicos dos animais durante o período de indução da obesidade .................. 37

Fig 9 Dados fisiológicos dos animais durante todo o experimento .......................................... 38

Fig 10 Metabolismo glicídico dos animais experimentais ....................................................... 39

Fig 11 Perfil lipídico dos animais experimentais ..................................................................... 40

Fig 12 Perfil de ácidos graxos do soro dos animais experimentais .......................................... 42

Fig 13 Perfil de ácidos graxos do hipocampo dos animais experimentais ............................... 44

Fig 14 Teste cognitivo Morris Water Maze .............................................................................. 45

Fig 15 Análise ultraestrutural do hipocampo dos animais experimentais ................................ 46

Fig 16 Proteínas relacionadas à via inflamatória ...................................................................... 47

Fig 17 Proteínas relacionadas à ativação do complexo inflamassomo ..................................... 48

Fig 18 Proteínas relacionadas ao estresse de retículo endoplasmático e apoptose ................... 48

Fig 19 Proteínas relacionadas à autofagia ................................................................................ 49

Fig 20 Proteínas relacionadas à sinalização da insulina ........................................................... 50

Fig 21. Proteínas relacionadas ao surgimento da Doença de Alzheimer .................................. 51

Fig 22 Proteínas relacionadas à via do GPR120 ....................................................................... 52

Fig 23 Distribuição do GPR120 e sua co-localização com neurônios do hipocampo .............. 54

Fig 24 Distribuição do GPR120 e sua co-localização com astrócitos do hipocampo .............. 55

Fig 25 Distribuição hipocampal da β-amiloide (βA) e sua co-localização com o GPR120 ..... 56

Fig 26 Ensaio de ligação entre GPR120 e β-arrestina 2 em células N2a ................................. 57

Fig 27 Silenciamento do receptor GPR120 em células N2a tratadas com ALA ...................... 59

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Composição das dietas experimentais ..................................................................... 26

Tabela 2. Perfil dos ácidos graxos do óleo de linhaça e das dietas experimentais .................. 35

Tabela 3. Perfil de ácidos graxos do soro dos animais experimentais .................................... 41

Tabela 4. Perfil de ácidos graxos do hipocampo dos animais experimentais .......................... 43

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LISTA DE ABREVIAÇÕES

AGMS: ácidos graxos monoinsaturados

AGPI: ácidos graxos poli-insaturados

AGS: ácidos graxos saturados

ALA: ácido graxo alfa-linolênico

APP: proteína precursora amiloide

AUC: área sob a curva

βA: proteína β-amiloide

BACE1: enzima clivadora do sítio beta da APP 1

BF3: trifluoreto de boro

CDK5: quinase dependente de ciclina 5

CT: grupo controle

DA: Doença de Alzheimer

DM2: Diabetes Mellitus tipo 2

FS: dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça

GPCR: receptor acoplado a proteína G

GSK3β: glicogênio sintase quinase beta

HF: dieta hiperlipídica

i.c.v: intracerebroventricular

IDE: enzima degradadora de insulina

i.p: intraperitoneal

IKK: inibidora da quinase kappa

IL: interleucina

IR: receptor de insulina

IRS1/2: substrato do receptor de insulina 1/2

JNK: quinase c-Jun n-terminal

Kitt: constante de decaimento da glicose sérica

LPS: lipopolissacarídeo

MWM: teste cognitivo Morris Water Maze

NFκB: fator nuclear kappa B

NLRP3: receptor do tipo NOD 3

PP2A: proteína fosfatase 2A

SNC: sistema nervoso central

TAB1/2: proteína 1 ligadora da TAK1

TAK1: quinase 1 ativada por fator de crescimento transformador β

TLR4: receptor do tipo Toll 4

TNF-α: fator de necrose tumoral α

TTG: teste de tolerância à glicose

TTI: teste de tolerância à insulina

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 15

1.1 Obesidade e Metainflamação ........................................................................................... 15

1.2 Neuroinflamação, Resistência à Insulina e Doença de Alzheimer................................... 17

1.3 Ação Anti-inflamatória do Ômega 3 ................................................................................ 20

1.4 Ômega 3 e Doença de Alzheimer ..................................................................................... 23

2 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 24

2.1 Objetivo Geral .................................................................................................................. 24

2.2 Objetivos Específicos: ...................................................................................................... 24

3 MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................. 25

3.1 Bioinformática .................................................................................................................. 25

3.2 Delineamento Experimental ............................................................................................. 25

3.3 Teste de Tolerância Intraperitoneal à Insulina (TTI) ....................................................... 26

3.4 Teste de Tolerância Intraperitoneal à Glicose (TTG) ...................................................... 27

3.5 Teste Cognitivo Morris Water Maze ................................................................................ 27

3.6 Coleta do Material Biológico ........................................................................................... 27

3.7 Análise Bioquímica .......................................................................................................... 28

3.8 Análise do Perfil Lipídico ................................................................................................ 28

3.8.1 Preparo das Amostras ................................................................................................. 28

3.8.2 Condições Cromatográficas ........................................................................................ 29

3.9 Immunobloting ................................................................................................................. 29

3.10 RT-qPCR ........................................................................................................................ 30

3.11 Imunofluorescência ........................................................................................................ 30

3.12 Microscopia Eletrônica de Transmissão ........................................................................ 31

3.13 Cultura de Célula Neuro2A ............................................................................................ 31

3.13.1 Ensaio de Ligação do GPR120 com a β-arrestina 2 ................................................. 31

3.13.2 Silenciamento do Receptor GPR120 ........................................................................ 32

3.14 Análise Estatística .......................................................................................................... 33

4 RESULTADOS ..................................................................................................................... 34

4.1 Análise de Bioinformática ................................................................................................ 34

4.2 Dietas Experimentais ....................................................................................................... 35

4.3 Caracterização do Modelo Experimental ......................................................................... 36

4.4 Tratamento da Obesidade com Óleo de Semente de Linhaça .......................................... 37

4.4.1 Peso e Parâmetros Metabólicos .................................................................................. 37

4.4.2 Perfil de Ácidos Graxos no Soro e Hipocampo dos Animais ..................................... 40

4.4.3 Teste Cognitivo ........................................................................................................... 44

4.4.4 Análise Ultraestrutural do Hipocampo dos Animais Experimentais .......................... 45

4.4.5 Proteínas relacionadas com inflamação, estresse de retículo, autofagia e apoptose ... 47

4.4.6 Proteínas da Via de Sinalização da Insulina ............................................................... 49

4.4.7 Marcadores da Doença de Alzheimer ......................................................................... 50

4.4.8 Presença do GPR120 no Hipocampo .......................................................................... 51

4.5 Silenciamento do Receptor GPR120 ................................................................................ 57

5. DISCUSSÃO ........................................................................................................................ 60

6 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 66

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 68

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1 INTRODUÇÃO

1.1 Obesidade e Metainflamação

A obesidade é considerada um problema de saúde pública mundial e sua prevalência

atinge níveis pandêmicos (Swinburn et al., 2011). Segundo a Organização Mundial da saúde,

nos últimos 40 anos a prevalência mundial da obesidade triplicou. Em 2016, cerca de 1,9 bilhões

de adultos estavam com sobrepeso, e deste total, aproximadamente 650 milhões estavam com

obesidade. De forma preocupante, o número de crianças acima do peso tem crescido na mesma

proporção, sendo que no mesmo ano foram estimadas que 381 milhões de crianças, entre 0 e

19 anos, estavam acima do peso ou obesas (WHO, 2018). Entre as doenças crônicas não

transmissíveis, a obesidade tem ganhado destaque por ser um importante fator de risco para o

surgimento precoce de doenças, como o Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2), doenças

cardiovasculares, osteoartrite, doenças pulmonares e doenças neurodegenerativas (WHO, 2018;

Nyberg et al., 2018; Guh et al., 2009; Mazon et al., 2017).

A obesidade é caracterizada pelo aumento da adiposidade corporal e consequentemente

pelo o aumento da liberação de adipocinas na corrente sanguínea. A dispersão sistêmica dessas

proteínas, em concentração suprafisiológica, lhes confere caráter pró-inflamatório, afetando o

funcionamento de diversos tecidos envolvidos no controle metabólico. Esta inflamação crônica,

de baixo grau, induzida pela obesidade é denominada “metainflamação” e atualmente é

considerado o principal fator de risco para o surgimento das comorbidades associadas à

obesidade (Hotamisligil, 2017).

Entretanto, acredita-se que a perda na homeostase do imunometabolismo pode ocorrer

antes mesmo da instalação da obesidade. Pesquisas recentes demonstram que tanto a exposição

aguda (Nakandakari et al., 2019; Thaler et al., 2012) quanto crônica à dieta hiperlipídica

(Sobesky et al., 2014; Sobesky et al., 2016; Spencer et al., 2017) são capazes de desencadear o

processo inflamatório de baixo grau no sistema nervoso central de animais experimentais.

Estudos relatam que o consumo de dietas ricas em gordura saturada seja capaz de ativar

receptores da resposta imune inata, como TLR4 (receptores do tipo Toll 4), e desencadear a

resposta inflamatória tanto periférica quanto no SNC (Hua et al., 2007; Milanski et al., 2009;

Okun et al., 2012). O consumo destas dietas também é capaz de ativar outras estruturas

relacionadas ao sistema imune inato, como o complexo do inflamassomo NLRP3 (receptores

do tipo NOD 3) (Sobesky et al., 2016). A junção das proteínas NLPR3, ASC e caspase 1,

formam este complexo que, quando ativado, cliva e ativa IL-1β e IL-18, contribuindo para

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intensificação e propagação do processo inflamatório (Legrand-Poels et al., 2014; Wen et al.,

2014).

Tanto a ativação do TLR4, quanto dos receptores de IL-1β e TNF-α levam à ativação

de TAB1/2 (proteína 1 ligadora da TAK1) e subsequentemente indução da ubiquitinação e

fosforilação da proteína TAK1 (quinase 1 ativada por fator de crescimento transformador β). A

jusante a esta via está a fosforilação e ativação das proteínas IKK (inibidora da quinase kappa)

e JNK (quinase c-Jun n-terminal). Essas proteínas atuam como serinas quinases, induzindo a

fosforilação do substrato 1 do receptor de insulina (IRS-1) em seu resíduo de serina, na posição

307. Isso, por sua vez, impede a correta propagação intracelular do sinal da insulina (Hirosumi

et al., 2002). A ativação de IKK também pode levar à desestruturação do complexo IκBα/NFκB,

liberando o NFκB para controlar a transcrição nuclear de genes responsáveis por diversas

proteínas de caráter inflamatório como TNF-α, IL-1β, IL-6, iNOS, COX2, MCP1 e a

contrarreguladora IL-10. Estas citocinas, em quantidades elevadas, adquirem caráter pró-

inflamatório, e podem agir de forma autócrina e parácrina, perpetuando o processo inflamatório

que instala e intensifica a resistência à insulina (Shoelson, Lee, Yuan, 2003).

A obesidade e o consumo excessivo de gordura saturada também podem afetar as vias

de autofagia (Yang et al., 2010). Tais prejuízos nos mecanismos celulares de degradação de

organelas e proteínas danificadas podem favorecer a formação de agregados proteicos e

interferir na função do retículo endoplasmático, estrutura fundamental para a síntese e

enovelamento proteico. A redução crônica do processo autofágico em conjunto com o aumento

do estresse de retículo endoplasmático gera o acúmulo de proteínas mal formadas e

disfuncionais, que ativam o mecanismo de UPR (do inglês Unfolded Protein Response) (Yang

et al., 2017; Cybulsky, 2017). Diversos estudos sugerem que estas alterações moleculares

favorecem a resistência à insulina em diversos tecidos e, com isso, contribuem para alteração

no metabolismo de macronutrientes hepáticos, prejuízo na captação de glicose em órgãos

periféricos, prejuízo no controle hipotalâmico da fome e prejuízos cognitivos (Hummasti,

Hotamisligil, 2010; Cai et al., 2016; Yang et al., 2017; Cybulsky, 2017) (Figura 1).

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Figura 1. Vias moleculares afetadas pela obesidade. Com a obesidade e padrões inadequados de alimentação há

ativação dos receptores de citocinas inflamatórias e dos receptores do sistema imune inato, como TLR4 e

inflamassomo. Estes receptores exacerbam a resposta inflamatória e levam a ativação de proteínas quinases como

JNK e IKK que bloqueiam a propagação do sinal intracelular da insulina e fosforilam a proteína IkBa,

respectivamente. Uma vez fosforilada, IkBa é degradada e permite que a proteína NFkB migre ao núcleo e favoreça

a ativação de mais proteínas com atividade pró-inflamatória. A obesidade e o consumo excessivo de gordura

saturada também prejudicam os mecanismos moleculares de autofagia e com isso aumentam o estresse de retículo

endoplasmático. Tais alterações moleculares intensificam a resistência à insulina e promovem a apoptose em

diferentes tipos celulares que compõem diversos tecidos periféricos e o SNC, e assim, favorecem o surgimento

das comorbidades associadas à obesidade.

1.2 Neuroinflamação, Resistência à Insulina e Doença de Alzheimer

Estudos epidemiológicos evidenciam que a obesidade se correlaciona positivamente

com o declínio cognitivo, atrofia cerebral, redução da substância branca, prejuízo na integridade

da barreira hematoencefálica e risco elevado no desenvolvimento de doenças

neurodegenerativas, como a Doença de Alzheimer (DA) (Profenno et al., 2010; Loef, Walach,

2013; Gottesman et al., 2017). Possivelmente a exposição crônica a dietas de baixa qualidade

nutricional, sedentarismo e todas as alterações metabólicas desencadeadas pela obesidade

possam estar relacionadas com a fisiopatologia da DA devido à neuroinflamação e resistência

à insulina, fenômenos comuns a estas doenças (Pugazhenthi et al., 2017; Alford et al., 2018).

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A doença de Alzheimer (DA) é a doença neurodegenerativa de maior prevalência na

população mundial, sendo responsável por mais de 80% dos casos de demência diagnosticados

(Kumar, Singh, Ekavali, 2015). Aproximadamente 46,8 milhões de pessoas no mundo são

acometidas por algum tipo de demência e estima-se que a prevalência deva aumentar para 74,7

milhões de casos em 2030 e 131,5 milhões em 2050 (Prince et al., 2018).

Para ser possível controlar a progressão da DA, é necessário compreender os fenômenos

moleculares e os fatores que favorecem seu surgimento. Análises histológicas no cérebro de

pacientes com a DA mostram maior atrofia do córtex e hipocampo, redução no número de

neurônios, presença extracelular de placas amiloides e acúmulo intraneural de emaranhados

neurofibrilares, decorrentes da aglomeração de proteína β-amiloide (βA) e da proteína tau

hiperfosforilada, respectivamente (Querfurth, LaFerla, 2010). Acredita-se que estes dois

últimos fatores sejam primordiais para a gênese da doença (Cerpa, Dinamarca, Inestrosa, 2008;

Querfurth, LaFerla, 2010).

Os peptídeos de βA são naturalmente produzidos no organismo por meio clivagem da

proteína precursora de amiloide (APP) sob a ação da enzima BACE1 (do inglês beta-site APP-

cleaving enzyme 1) e posteriormente pela γ–secretase (Querfurth, LaFerla, 2010). Em condições

adversas, pode ocorrer o desequilíbrio entre a síntese e degradação de βA, levando ao seu

acúmulo. Os monômeros de βA podem se agrupar e formar oligômeros solúveis de βA que são

capazes de se ligar aos receptores de neurotransmissores e impedir a propagação do impulso

nervoso (Strooper, Karran, 2016). Evidências sugerem que os oligômeros também sejam

capazes de desencadear resistência à insulina e ativar vias inflamatórias e de estresse de retículo

endoplasmático, conduzindo à hiperfosforilação da proteína tau e ativação de vias apoptóticas,

que culminam em neurodegeneração (Querfurth, LaFerla, 2010; Yu, Tan, Hardy, 2014).

A proteína tau se encontra ancorada aos microtúbulos e é responsável por dar

estabilidade a esta estrutura celular. A atividade da tau pode ser regulada por proteínas quinases,

como a glicogênio sintase quinase beta (GSK3β) e quinase dependente de ciclina 5 (CDK5),

como também pode sofrer ação de proteínas fosfatases, como a proteína fosfatase 2A (PP2A)

(Mazanetz, Fischer, 2007; Querfurth, LaFerla, 2010; Huang, Mucke, 2012; Liu et al. 2016). A

hiperativação da GSK3β e da CDK5 no sistema nervoso central pode favorecer a

hiperfosforilação da proteína tau. Uma vez hiperfosforilada, a proteína tau se desassocia do

microtúbulo e se acumula no citosol, formando os emaranhados neurofibrilares. Devido à

dissociação com a proteína tau, o microtúbulo perde sua estabilidade, o que resulta no prejuízo

do transporte intracelular e perda na estrutura do neurônio (Querfurth, LaFerla, 2010).

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A fisiopatologia da DA ainda não é totalmente compreendida, porém diversos

pesquisadores sustentam a hipótese sobre a ativação do sistema imune inato em seu

desenvolvimento (Heneka, Golenbock, Latz, 2015; Rangasamy et al., 2018; Shi, Holtzman,

2018). Sabe-se que a constante ativação da imunidade inata no sistema nervoso central (SNC)

resulta na neuroinflamação e, consequentemente, na resistência local à insulina (Steen et al.,

2005; de la Monte, Wands, 2008; de la Monte, 2009; Lourenco et al., 2013; Dineley, Jahrling,

Denner, 2014; De Felice, Ferreira, 2014; Mullins et al. 2017; Pugazhenthi, Qin, Reddy, 2017;

Arnold et al., 2018). O bloqueio na via da insulina no hipocampo está relacionado a prejuízos

no metabolismo energético celular, disfunções mitocondriais e prejuízo na transdução sináptica

(Neth, Craft, 2017). A resistência à insulina também está correlacionada ao aumento do

conteúdo de marcadores da DA, como βA e p-tau, possivelmente pelo aumento da atividade de

GSK3 (Biessels, Reagan, 2015; Neth, Craft, 2017) (Figura 2).

Embora diversos estudos tenham sugerido que a resistência à insulina seja responsável

por aumentar os marcadores da DA, recentemente descobriu-se que a simples presença de βA

seria capaz de ativar a micróglia e astrócitos, intensificando o processo inflamatório e afetando

a via sinalização da insulina (Forny-Germano et al., 2014; Zhao et al., 2017).

Diante o exposto, é notório o fato de que a dieta rica em gordura saturada pode ser o

ponto inicial para o desencadeamento do processo inflamatório, o qual pode culminar na

resistência à insulina e, posteriormente, instalação da obesidade, DM2 e demais comorbidades,

como a DA (Kothari et al., 2017; Spencer et al., 2017; Nakandakari et al., 2019). Dessa forma,

estratégia importante para a contenção do avanço da DA seria a reversão do processo

inflamatório ocasionado por padrões alimentares incorretos e pela própria obesidade. Associado

a isto, o consumo de alimentos com potencial anti-inflamatório poderia interferir na transdução

da sinalização inflamatória, reduzindo sistemicamente o tônus inflamatório e, assim,

restabelecer a via da insulina e retardar o surgimento da DA.

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Figura 2. Vias possivelmente relacionadas com o aumento do risco da Doença de Alzheimer. O aumento da

ativação de receptores do sistema imune inato, como TLR4 e NLRP3, assim como os de citocinas inflamatórias

estão associados ao aumento da inflamação hipocampal, do estresse de retículo endoplasmático, da resistência à

insulina, assim como redução da autofagia. Estas condições favorecem a formação dos agregados proteicos - tanto

os emaranhados neurofibrilares, como as placas amiloides – pelo aumento na produção de βA e a hiperfosforilação

da proteína tau, assim como prejuízo nos mecanismos celulares de depuração destas proteínas. Tais aglomerados

proteicos são associados ao aumento do estresse oxidativo, aumento do processo inflamatório, prejuízo nas funções

celulares e à morte celular.

1.3 Ação Anti-inflamatória do Ômega 3

Os ácidos graxos poli-insaturados ômega-3 (ω3) e ômega-6 (ω6), são ácidos graxos

essenciais, uma vez que são indispensáveis para a manutenção das funções fisiológicas e não

são sintetizados pelo organismo humano devido a limitação endógena das enzimas

dessaturases, que convertem o ácido oleico (ω9, 18:1) em linoleico (ω6, 18:2) e, posteriormente,

em alfa-linolênico (ω3, 18:3) (Curi et al., 2002; Saini; Keum, 2018).

Os ácidos graxos essenciais são importantes constituintes da membrana das células, da

bainha de mielina, da estrutura retiniana e favorecem a propagação do impulso nervoso, além

de controlar o sistema imunológico e a agregação plaquetária. Os principais ácidos graxos da

família ω6 são o ácido linoleico (LA, 18:2) e o seu derivado alongado, ácido araquidônico

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(ARA, 20:4). Já os principais ácidos graxos da família ω3 são o ácido α-linolênico (ALA, 18:3),

de origem vegetal, e seus derivados alongados, o ácido eicosapentaenóico (EPA, 20:5) e

docosahexaenóico (DHA, 22:6), geralmente encontrados em fontes animais marinhas (Curi et

al., 2002; Sain; Keum, 2018).

Devido a incapacidade do organismo humano sintetizar os ácidos graxos essenciais,

estes necessitam ser adquiridos pela alimentação (Sain; Keum, 2018). Contudo, é necessário o

consumo equilibrado entre as fontes de ω6 e de ω3 para manutenção do equilíbrio inflamatório.

Estima-se que a maior parte da população ocidental tenha o consumo de ω6 muito superior ao

de ω3, perfazendo razão de 20:1 (ω6: ω3), resultando na maior produção de eicosanoides com

potencialidade inflamatória. Esta razão elevada se associa ao surgimento de doenças

cardiovasculares, câncer e doenças inflamatórias e autoimunes. Visando a prevenção destas

doenças, estudos tem demonstrado que a redução desta razão para 5:1 já é satisfatória na

redução do processo inflamatório, como também para manutenção da homeostase cerebral

(Simopoulos, 2008; Simopoulos, 2011; Simopoulos, 2016).

O ácido LA pode ser encontrado em óleo de milho, girassol, gergelim, prímula e

amendoim, enquanto o ARA pode ser encontrado em produtos de origem animal, como carnes

e ovos. O ALA pode ser encontrado em fontes vegetais como chia, linhaça, nozes, canola e

soja, enquanto os seus derivados, EPA e DHA, podem ser encontrados em grandes quantidades

em vísceras e óleos extraídos de peixes (Fleming, Kris-Etherton, 2014).

Dentre as várias alegações benéficas que os ácidos graxos ω3 recebem, figuram entre as

principais a capacidade na redução do processo inflamatório em geral. Apesar de muitos estudos

utilizarem os ácidos graxos de fontes marinhas (EPA e DHA) como as principais moléculas

representativas desse efeitos anti-inflamatórios, o ALA, de origem vegetal, desempenhar com

efetividade esta mesma função (Ren, Chung, 2007; Oliveira et al. 2015; Dátilo et al 2018).

Antigamente, acreditava-se que o efeito anti-inflamatório do ALA ocorria apenas após

sua conversão em EPA e DHA. Contudo, nas últimas décadas, comprovou-se a ação anti-

inflamatória desses ácidos graxos ocorrem antes mesmo deles serem internalizados pela célula,

uma vez que todas as isoformas dos ácidos graxos ω3 se utilizam do mesmo receptor para a

propagação do seu efeito anti-inflamatório (Oh, Walenta, 2014). O GPR120 é um receptor da

família dos GPCRs (receptores acoplados à proteína G), com especificidade de reconhecimento

de ácidos graxos ω3. Ao ser ativado, este receptor se associa fisicamente à proteína β-arrestina

2. A partir desta configuração, ocorre a atração das proteínas TAB1/2 (Oh et al., 2010) e do

NLRP3 (Yan et al., 2013), formando então um grande complexo proteico. Uma vez associadas

a este complexo, as proteínas TAB1/2 não são capazes de fosforilar a proteína TAK1, com

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consequente ativação da via inflamatória coordenada, a partir daí, pelo NFκB (Oh et al., 2010).

Além disso, ao se associar ao NLRP3, a β-arrestina 2 impede a que o complexo do

inflamassomo seja estruturado para a clivagem e ativação das citocinas IL-1β e IL-18 (Yan et

al., 2013) (Figura 3). Estudos já demonstraram a participação do GPR120 na inibição parcial

do processo inflamatório, no fígado, músculo esquelético, tecido adiposo (Oliveira et al., 2015),

aorta (Moura-Assis et al., 2018), retina (Dátilo et al., 2018) e hipotálamo (Cintra et al., 2012),

restabelecendo parcialmente a função nesses tecidos.

Além de apresentar mecanismos moleculares semelhantes ao EPA e ao DHA, o ALA

apresenta características específicas que aumentam o interesse na utilização dessa molécula.

Um fator relevante é que fontes alimentares de ALA são mais acessíveis e confiáveis de ácidos

graxos ômega 3 para a população (Cunnane et al., 1993). Não há evidências na literatura

científica de fraudes na composição desses produtos, entretanto, cápsulas de óleo de peixe são

produtos comumente flagrados em testes de validação de qualidade, no Brasil (Galuch et al.,

2018) e no exterior (Ritter, Budge, Jovica, 2012).

Figura 3. Ação anti-inflamatória do receptor GPR120. Quando os ácidos graxos da família ω3 (ALA, EPA ou

DHA) se ligam ao receptor GPR120 há o recrutamento da proteína β-arrestina e, consequentemente, a atração das

proteínas TAB1 e NLRP3, o que impede a propagação do sinal inflamatório.

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1.4 Ômega 3 e Doença de Alzheimer

Os ácidos graxos ω3 são os compostos nutricionais mais estudados como alternativa não

farmacológica na prevenção e tratamento da DA. Alguns ensaios clínicos randomizados já

associaram o consumo crônico de fontes de ω3 à melhora cognitiva em pacientes no início da

DA, quando há apenas comprometimento cognitivo leve (Huang & Mucke, 2012; Hjorth et al.,

2013; Teng et al., 2015; Canhada et al., 2018). Entretanto, não há evidência científicas quanto

a sua efetividade no tratamento a curto e médio prazo na fase moderada e avançada da DA

(Araya-Quintanilla; Canhada et al., 2018).

Aparentemente, os maiores benefícios são encontrados no consumo crônico desde

ácidos graxo como forma preventiva ao surgimento da DA. Dados epidemiológicos têm

demonstrado correlação negativa entre o consumo de fontes de ω3 e o aumento do risco de

doenças demenciais, como a DA (Cole et al., 2014; Wu et al., 2015). Fonteh et al (2014) ao

analisarem o líquido cefalorraquidiano de pacientes saudáveis, com declínio cognitivo leve e

com DA, observaram redução significativa de ácidos graxos ω3 em pacientes com DA.

Entre os ácidos graxos da família ω3, o EPA e o DHA são os mais estudados no controle

da DA. Além de proteger contra vários fatores de risco associados à DA, como

neuroinflamação, resistência à insulina e dislipidemia, eles parecem desempenhar importante

papel neuroprotetor por reduzir a razão cerebral de ω6:ω3, o conteúdo da proteína β-amiloide

e a morte neuronal, assim como, melhorar a função cognitiva (Labrousse et al., 2012;

Hooijmans et al., 2012, Cole et al., 2014).

Embora muitos estudos clínicos tenham observado melhora cognitiva em indivíduos

suplementados cronicamente com DHA, poucos estudos exploraram a ação central do ALA,

ou mesmo do EPA e DHA, sobre os reais mecanismos moleculares pelos quais estes ácidos

graxos agiriam no hipocampo e postergariam a gênese da DA. Dessa forma, este trabalho

pretendeu investigar a ação do ALA e as vias moleculares pelas quais ele agiria para prevenir

e proteger o hipocampo de animais obesos e resistentes à insulina da instalação e avanço dos

desarranjos neuronais precursores da DA.

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2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Avaliar se o consumo de fontes de ômega 3 seria capaz de controlar o processo

inflamatório no hipocampo de camundongos obesos por meio da ação do receptor GPR120 e

assim melhorar a cognição e reduzir o risco do surgimento da DA.

2.2 Objetivos Específicos:

• Avaliar as alterações metabólicas sistêmicas nos animais experimentais induzidos à

obesidade por dieta hiperlipídica.

• Avaliar o perfil de ácidos graxos do soro e do hipocampo dos animais experimentais.

• Avaliar a formação e retenção da memória em camundongos obesos e resistentes à

insulina, bem como o possível papel protetor do ômega 3.

• Determinar o perfil de proteínas controladoras da inflamação, estresse de retículo,

autofagia, resistência à insulina e apoptose no hipocampo dos camundongos obesos, e avaliar

se o consumo de fontes de ômega 3 é capaz de reverter estes parâmetros.

• Identificar os principais marcadores que precedem ou participam da gênese da Doença

de Alzheimer no hipocampo de camundongos obesos e resistentes à insulina, e a ação do ômega

3 na reversão destes fatores.

• Delinear a distribuição do receptor GPR120 nas diferentes regiões do hipocampo e nos

diferentes tipos celulares hipocampais.

• Inibir o GPR120 para determinação de sua função como mediador dos possíveis

benefícios dos ácidos graxos ômega-3 em neurônios hipocampais.

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3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Bioinformática

Inicialmente foi realizado análise de bioinformática utilizando o conjunto de dados do

hipocampo de camundongos com a diversidade genética BXD (UTHSC Hippocampus Illumina

v6.1 NON (Nov12) RankInv). Esse conjunto de dados é acessível no site Genetwork

(http://www.genenetwork.org). O gráfico de calor (heat map) foi elaborado no software Gene-

E®.

3.2 Delineamento Experimental

Este projeto foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) da

Universidade Estadual de Campinas com o número de protocolo 4973-1/2018 (Anexo 1). Para

o ensaio biológico foram utilizados camundongos Swiss, com cinco semanas de vida,

provenientes do Biotério Central da Universidade de Campinas (CEMIB). Os animais foram

separados em três grupos experimentais (n=30 animais/grupo): grupo controle (CT), grupo

obeso alimentado com dieta hiperlipídica (HF) e grupo obeso tratado com dieta hiperlipídica

com óleo de semente de linhaça (FS) (Figura 4).

Figura 4. Delineamento experimental. CT: grupo controle; HF: grupo obeso alimentado com dieta hiperlipídica;

FS: grupo obeso tratado com dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça; TTI: teste de tolerância à insulina;

TTG: teste de tolerância à glicose. MET: microscopia eletrônica de transmissão. GC-MS: cromatografia a gás

acoplada ao espectrômetro de massas. N= 30 animais por grupo.

Com o objetivo de induzir o ganho de peso e resistência à insulina, característicos do

processo obesogênico, durante as oito primeiras semanas experimentais, os animais foram

alimentados com dieta hiperlipídica (do inglês high fat diet – HF). Esta dieta foi baseada no

modelo AIN-93G, do American Institute of Nutrition (Reeves et al., 1993). Entretanto, teve seu

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conteúdo lipídico modificado de 4% para 35%, sendo 4% de óleo de soja e 31% de gordura

suína, como fonte de ácidos graxos saturados. Após a instalação da obesidade e confirmação da

resistência à insulina, os animais foram redistribuídos em dois outros grupos, onde um grupo

continuou a receber dieta hiperlipídica (grupo HF) e outro que recebeu HF com substituição de

1/3 da gordura suína por óleo de semente de linhaça (grupo FS – do inglês Flax seed) por mais

8 semanas. O grupo controle (CT) foi mantido em ração comercial (Nuvilab®) durante todo o

período experimental (Tabela 1). Durante as 16 semanas experimentais, os animais

permaneceram em gaiolas individuais de polietileno, em estantes ventiladas, com condições

controladas de temperatura (23 °C ± 2) e ciclo claro-escuro (12/12h), com água e dieta ad

libitum. O peso e a ingestão alimentar dos animais experimentais foram monitorados

semanalmente.

Tabela 1. Composição das dietas experimentais

Ingredientes HF (g/Kg) FS (g/kg)

Amido Q.S.P 115,5 115,5

Caseína 200 200

Amido dextrinizado 132 132

Sacarose 100 100

Celulose microfina 50 50

Óleo de soja 40 40

Gordura Suína 312 208

Óleo de linhaça - 104

Mix de minerais 35 35

Mix de vitaminas 10 10

L-cistina 3 3

Bitartarato de colina 2,5 2,5

kcal/g 5,4 5,4

3.3 Teste de Tolerância Intraperitoneal à Insulina (TTI)

A sensibilidade à insulina dos animais foi avaliada por meio do TTI na 8ª e 15ª semana

experimental. Para esta análise, os animais permaneceram em jejum por 8 horas, sendo

realizado punção caudal para coleta do sangue e dosagem da glicemia (tempo zero).

Posteriormente, aplicou-se insulina intraperitoneal (i.p) na dosagem de 1,5 U/Kg de peso e o

sangue foi coletado nos tempos 5, 10, 15, 20, 25 e 30 min. A constante de decaimento da glicose

sérica (Kitt) foi calculada segundo Bonora et al. (1989). Os níveis de glicose sérica foram

medidos por meio do glicosímetro da marca Accu-Chek (Roche®).

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3.4 Teste de Tolerância Intraperitoneal à Glicose (TTG)

A tolerância à glicose dos animais foi avaliada por meio do TTG na 15ª semana

experimental. Após jejum de 8 horas, coletou-se sangue por punção caudal para a dosagem da

glicemia de jejum (tempo zero). Em sequência, injetou-se solução glicosada a 25% (1 g/Kg de

peso corporal) por via i.p., com posteriores coletas de amostras sanguíneas nos tempos 30, 60,

90 e 120 minutos. Os resultados foram avaliados a partir da determinação da área sob a curva

(AUC) da glicose sérica durante todo teste, utilizando o programa Microsoft Excel 2013. Os

níveis de glicose sérica foram aferidos por meio do glicosímetro da marca Accu-Chek®

(Roche®).

3.5 Teste Cognitivo Morris Water Maze

O teste do labirinto aquático Morris Water Maze (MWM) foi realizado na 15ª semana

experimental para avaliar as funções cognitivas de aprendizado e memória (Sase et al., 2013).

Antes da realização do teste os animais foram adaptados ao meio aquático durante cinco dias

para minimizar o estresse durante o teste. O labirinto aquático foi realizado em piscina circular

(2 m de diâmetro e 70 cm de profundidade) com temperatura da água controlada (25 ºC ± 1). A

piscina foi dividida em quadrantes (norte, sul, leste e oeste) onde no quadrante norte estava

localizado a plataforma de escape circular (15 cm de diâmetro). O teste de aprendizado durou

cinco dias e em todos os dias os camundongos realizavam quatro tentativas para localizar a

plataforma de escape. Cada tentativa era iniciada em um quadrante diferente do labirinto, com

60 segundos de tolerância para que os animais encontrassem a plataforma. No primeiro dia do

teste, a água do labirinto estava limpa e a plataforma se encontrava a 1 cm da superfície da

água. Nos demais dias, a água foi tingida com corante escuro e a plataforma escondida a 1 cm

da superfície da água. O tempo em que o camundongo demorou a encontrar a plataforma foi

denominado latência de escape.

O teste de retenção de memória foi realizado no sexto dia. Para isso, a plataforma de

escape foi removida da piscina e o animal permaneceu 60 segundos no labirinto. Foi

contabilizado apenas o tempo em que o camundongo permaneceu no quadrante norte (local

onde a plataforma de escape estava localizada durante o período de aprendizagem).

3.6 Coleta do Material Biológico

Ao final do período experimental, os animais foram mantidos em jejum por 8 horas,

sendo posteriormente anestesiados com ketamina e xilazina (100 mg/kg e 10 mg/kg,

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respectivamente). Após a perda dos reflexos pedais, caudais e corneais, 5 animais/grupo foram

perfundidos com solução fixadora Karnovsky e o encéfalo destinado à microscopia eletrônica

de transmissão (MET) e 5 animais/grupo foram perfundidos com paraformaldeído a 4% e o

encéfalo destinado à técnica histológica de imunofluorescência. Posteriormente, mais 5

animais/grupo foram submetidos à cirurgia estereotáxica para a infusão de insulina (2 µL, 200

mU) no ventrículo lateral direito (AP: -0,34 mm; LT: -1,0 mm; DV: -2,2 mm). Após 15 minutos

da infusão, os animais foram decapitados e o hipocampo coletado para avaliação posterior de

proteínas da via da insulina. O restante dos animais (n=15 animais/grupo) foi decapitado para

coleta do sangue e do hipocampo para posterior análise de cromatografia, immunobloting e RT-

qPCR.

3.7 Análise Bioquímica

No último dia do experimento, antes da eutanásia dos animais, foi coletada uma gota de

sangue proveniente da cauda dos animais para análise em tiras reagentes de colesterol total e

triglicerídeos, por meio do equipamento Accutrend Plus (Roche®).

Para analisar a concentração plasmática de insulina, o sangue coletado após a eutanásia

foi centrifugado a 3500 RPM, a 4 ºC, por 15 minutos. No soro dosou-se a concentração de

insulina utilizando-se o kit ELISA #EZRMI-13K (Millipore).

3.8 Análise do Perfil Lipídico

3.8.1 Preparo das Amostras

As frações lipídicas das dietas experimentais e do hipocampo dos animais foram

extraídas a frio por meio da técnica adaptada de Folch (1957), em que 1 mg da dieta foi

adicionada à 1 mL de clorofórmio:metanol (2:1 v/v) e um hemisfério do hipocampo foi

adicionado à 200 µL da mesma solução de clorofórmio:metanol. As amostras foram

homogeneizadas no TissueLyser (QIAGEN®), centrifugadas a 13.000 x g por 2 minutos e

posteriormente o sobrenadante foi coletado.

As frações lipídicas da dieta e do hipocampo, assim como o soro dos animais foram

esterificadas segundo o método proposto por Shirai, Suzuki e Wada (2005), utilizando 50 µL

das frações lipídicas das dietas experimentais e 150 µL do soro e das frações lipídicas do

hipocampo dos animais. As amostras foram transferidas para tubos de vidros com tampa de

rosca e foram adicionados a 1 mL NaOH metanólico a 0,5 M. As amostras foram agitadas e

aquecidas em banho-maria por 15 minutos a 100ºC. Em seguida, as amostras foram resfriadas,

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29

adicionados a elas 2 mL de BF3 (trifluoreto de boro, Sigma-Aldrich) e foram novamente

agitadas e aquecidas em banho-maria por 20 segundos a 100ºC. As amostras foram resfriadas

novamente e adicionadas a elas 1 mL de isoctano e, após a agitação do tubo, mais 5 mL de

solução saturada de NaCl. O sobrenadante foi coletado, evaporado com auxílio de nitrogênio

gasoso e ressuspenso em 200 µL de hexano para a realização da análise cromatográfica.

3.8.2 Condições Cromatográficas

A análise cromatográfica foi realizada em cromatógrafo a gás acoplado ao

espectrômetro de massas (GCMS-QP2010 Ultra; Shimadzu®), utilizando coluna de sílica

fundida Stabilwax (30 m de comprimento; 0,25 mm de diâmetro interno; 0,25 µm de espessura;

Restek®). O gás hélio ultrapuro foi utilizado como gás de arraste a um fluxo de 1,3 mL/min.

Através de um injetor automático (AOC-20i), injetou-se 1 µL de amostra, na razão de divisão

de 1:30. A temperatura do injetor foi mantida em 250 ºC, enquanto a programação de

aquecimento do forno iniciou-se a 80 ºC, com velocidade de aquecimento programado em

rampa de 5 ºC/min até 175 ºC, seguido por uma taxa de aquecimento de 3 ºC/min até 230 ºC,

onde a temperatura foi mantida por 20 minutos. O espectrômetro de massa seguiu as seguintes

condições: voltagem de ionização de 70 eV, temperatura da fonte de ionização de 200 ºC, modo

de escaneamento completo com amplitude de 35-500 m/z e velocidade de 0,2 seg. por

escaneamento.

3.9 Immunobloting

O hipocampo foi homogeneizado em tampão de extração que continha 1% de Triton X

100, 100 mM de Tris (pH 7,4), 100 mM de pirofosfato de sódio, 100 mM de fluoreto de sódio,

10 mM de EDTA, 10 mM de ortovanadato de sódio, 2 mM de PMSF e 0,1 mg/mL de aprotinina,

a 4 ºC no homogeneizador TissueLyser (QIAGEN®). O tecido lisado foi centrifugado a 11.000

RPM, a 4 ºC, por 40 min e o sobrenadante coletado. Posteriormente foi analisada a concentração

proteica do sobrenadante pelo método de Bradford (1976) e as amostras foram concentradas

entre 30-50 µg de proteína para realização da técnica de imunnobloting. As amostras foram

incubadas com tampão Leammli a 95 ºC por 5 minutos e posteriormente aplicadas em de gel

de poliacrilamina (10 a 15%) para separação por eletroforese (SDS-PAGE). As proteínas

presentes no gel foram transferidas para membranas de nitrocelulose e a eficiência da

transferência foi confirmada por meio do corante vermelho Ponceau. Sequencialmente, as

membranas foram incubadas em solução de leite em pó a 5%, por 1 hora. A seguir, as

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30

membranas foram incubadas overnight com os anticorpos primários de interesse e,

posteriormente, com os respectivos anticorpos secundários. As bandas foram obtidas por meio

de quimiluminescência e visualizadas com o auxílio de fotodocumentador (G:BOX Chemi

XRQ – Syngene – EUA). As bandas foram quantificadas utilizando o software UN-SCAN-IT

gel 6.1. As imagens obtidas apresentadas neste trabalho são originais, não foram cortadas,

giradas, invertidas ou emendadas. Os anticorpos utilizados foram: IL-1β (AB_2124616), TNF-

α (AB_315422), p-JNK (sc 6254), p-IKK (# 2697S), IκBα (sc-847), p-eIF2α (#9721), eIF2α

(#9722), CHOP (sc-793), Bcl2 (sc-7382), BAX (sc-526), p-IRS1Tyr612 (sc-17195), p-IRS1Ser307

(sc-33956), p-IRTyr972 (07-838), p-AKT (sc 33437), AKT (sc-8312), β-amiloide (sc-374527), p-

tau (sc-71794), IDE (sc-393887), p-GSK3β (sc-373800), GSK3β (sc-9166), p-CDK5 (sc

12918), CDK5 (sc-6247), GPR120 (sc-48203), p-TAK1 (#9339), TAK1 (sc 7967), ASC (sc

22514), NLRP3 (#15101), IL-18 (sc-7954), caspase-1(sc-56036), LC3 A/B (#4108s), p62

(#5114), Beclin (#3738) e β-actina (sc-47778).

3.10 RT-qPCR

Para obtenção do RNA, o hipocampo dos animais foi homogeneizado com o reagente

PureZOL®, de acordo com as recomendações do fabricante. O total de RNA foi quantificado

com auxílio do Nanodrop 8000 (Thermo Scientific) e 2 µg de amostra foram utilizados para

síntese de cDNA, utilizando o kit de transcrição reversa High Capacity (Applied Biosystems).

As reações da PCR foram preparadas utilizando o sistema TaqMan® e 40 ng de cDNA. Para

cada reação foi utilizado 3 µL de Master Mix; 0,25 µL de primer; 0,75 µL de água DEPC e 5

µL de amostra. Em seguida, a análise da expressão gênica foi realizada no sistema de análise

em tempo real StepOneTM (AppliedBiosystems). O conteúdo relativo de mRNAs foi

determinado após a normalização com GAPDH usando o método 2^-ΔΔCT (Livak, Schmittgen,

2001). Os primers utilizados foram: GPR120 (Mm00725193_m1), GAPDH

(Mm99999915_g1).

3.11 Imunofluorescência

Os animais destinados à análise histológica por imunofluorescência foram previamente

anestesiados e fixados com solução de paraformaldeído a 4%, como descritos previamente no

item 3.6. Após fixação, o encéfalo dos animais foi coletado e imerso na mesma solução fixadora

por 24 h, a 4 ºC. Os encéfalos foram criopreservados em solução de sacarose a 30% e realizados

cortes coronais (15 μm) com auxílio do criostato (Leica CM1850). Os cortes foram incubados

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31

em solução bloqueadora (1 × TBST com 3% de BSA) e posteriormente incubados overnight

com anticorpos primários de interesse na diluição de 1:100 (Moura-Assis et al., 2018): GPR120

(sc-48203), β-amiloide (sc-374527), GFAP (ab7260), NeuN (ABN78c3), β-arrestina2 (sc-

13140). Em seguida, os cortes foram incubados com anticorpos secundários IgG conjugados

com fluoróforo verde FITC (1:100; Santa Cruz, CA, EUA) ou fluoróforo vermelho rodamina

(1:200; Santa Cruz, CA, EUA). Por fim, os cortes foram montados com Vectashield Mounting

Medium com DAPI (# H-1200 Vector Laboratories, Burlingame, CA, EUA), corando o núcleo

de azul. As imagens foram capturadas usando o software Leica Application Suite®.

3.12 Microscopia Eletrônica de Transmissão

Os animais destinados à técnica de microscopia eletrônica de transmissão foram

anestesiados e fixados em solução de glutaraldeído (2.5%) e paraformaldeído (1%), conforme

descrito anteriormente no item 3.5. O hipocampo foi coletado e posteriormente imerso na

mesma solução fixadora por sete dias a 4° C. Após a fixação completa do tecido, o hipocampo

foi fragmentado em hemisfério direito e esquerdo e pós-fixados em solução de tetróxido de

ósmio a 1% em tampão fosfato de sódio a 0.2 M, pH 7,38. Em sequência, os fragmentos foram

desidratados em série crescente de álcool e acetona, sendo incluídos em resina araldite

(Durcupan, Fluka®). Os blocos foram desbastados e as secções semi-finas obtidas (0,5 µm)

foram coradas com azul de toluidina 0,25% para a observação ao microscópio óptico. Foram

realizados os cortes ultrafinos com espessura de 70 ƞm (Ultramicrótomo Ultracut UCT, LEICA)

os quais foram coletados em telas de cobre recobertas com formvar. Após contraste em acetato

de uranila a 2% e citrato de chumbo, os cortes foram observados no microscópio eletrônico

Tecnai G2 Spirit Bio-twin (FEI, Holanda) operando a 80 KV.

Para análise ultraestrutural, foram analisados dois neurônios piramidais da região do

cornu ammonis 1 (CA1)/animal/grupo. Os neurônios foram analisados qualitativamente,

levando em consideração as alterações no microambiente e nas estruturas celulares associados

à perda de função ou degeneração neuronal.

3.13 Cultura de Célula Neuro2A

3.13.1 Ensaio de Ligação do GPR120 com a β-arrestina 2

Para avaliar o possível mecanismo de ação do GPR120 em linhagens de células N2a e

determinar do tempo de ligação entre o GPR120 e a β-arrestina 2, as células Neuro2A (N2A)

foram cultivadas em DMEM/HamF12, suplementado com penicilina-estreptomicina a 1% (Life

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32

Technologies) e 10 % de FBS (Fetal Bovine Serum) e posteriormente tratadas com 50 µM de

palmitato (PA) ou 50 µM de ALA. Após 5 e 30 minutos, o meio foi coletado e as células fixadas

com formol a 4%. As células fixadas foram destinadas à análise de imunofluorescência (item

3.11)

3.13.2 Silenciamento do Receptor GPR120

Inicialmente as células Neuro2A (N2A) foram cultivadas em DMEM/HamF12,

suplementado com penicilina-estreptomicina a 1% (Life Technologies) e 10 % de FBS (Fetal

Bovine Serum). As células foram cultivadas em placas de 6 poços e incubadas a 37 ºC, sob

atmosfera de 5 % de CO2.

Antes do início do experimento as células foram diferenciadas em meio

DMEM/HamF12 suplementado apenas com penicilina-estreptomicina a 1% por 24 horas. Após

a diferenciação, as células foram transfectadas por 48 horas com siRNA para o GPR120 (sc-

60738) ou com o controle negativo do siRNA (Ambion #4390843), utilizando o reagente de

transfecção Lipofectamina® RNAiMAX (Thermo Fisher Scientific), seguindo condições

previamente estabelecidas pelo fabricante. Após o silenciamento do GPR120, iniciou-se o

tratamento. As células do grupo controle (CT) foram tratadas com meio DMEM/HamF12,

suplementado com 10 % de FBS por 3 horas. As células do grupo palmitato (PA) foram

inicialmente tratadas com meio suplementado com 10% de FBS e 100 µM de palmitato por 90

minutos e posteriormente o meio foi coletado e um novo meio, nas mesmas condições que o

anterior, foi adicionado à placa.

As células do grupo alfa-linolênico (PA+ALA) foram inicialmente tratadas com meio

suplementado com 10% de FBS e 100 µM de palmitato por 90 minutos e posteriormente o meio

foi coletado e as células foram tratadas com meio suplementado com 10% de FBS e 50 µM de

palmitato (P9767, Sigma-Aldrich) mais 50 µM de ácido alfa-linolênico (L2376, Sigma-

Aldrich) por mais 90 minutos. As células do grupo alfa-linolênico com siRNA para o GPR120

(si-PA+ALA) receberam o mesmo tratado das células do grupo PA+ALA, contudo, este foi o

único grupo em que o GPR120 foi silenciado (Figura 5). Todos os ácidos graxos utilizados

neste estudo foram previamente conjugados com BSA livre de ácidos graxos (Sigma-Aldrich),

seguindo a metodologia proposta por Kim et al., 2017.

Para extração das proteínas as células foram ressuspensas em tampão de extração, como

citado no item 3.8. Os lisados celulares foram incubados em gelo por 15 minutos e

centrifugados a 11.000 x g por 10 minutos a 4 ºC. Os sobrenadantes foram coletados e as

proteínas quantificadas para realização da técnica de immunobloting (item 3.8).

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33

Figura 5. Desenho experimental da cultura de células N2a. CT: controle; PA: palmitato; ALA: ácido α-linolênico;

si: siRNA GPR120.

3.14 Análise Estatística

Os dados da bioinformática foram analisados por meio da correlação de Pearson. A

análise dos dados no período de indução da obesidade (CT vs HF) foi realizada por meio do

teste t não pareado. A análise dos dados após o tratamento dos animais foi realizada por meio

da ANOVA, seguidos do teste de Bonferroni, utilizando o grupo obeso como grupo de

referência. A análise estatística dos dados obtidos em cultura de célula foi realizada por meio

da ANOVA, seguidos do teste de Tukey. Para todas as análises foi adotado o nível de

significância de 5% (p<0,05). Todos os resultados foram expressos como média ± desvio

padrão (DP) e a normalidade dos dados foi comprovada por meio do teste de Kolmogorov-

Smirnov. As análises foram realizadas com auxílio da versão demonstrativa do software

GraphPad Prism®, v5.0.

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34

4 RESULTADOS

4.1 Análise de Bioinformática

Ao realizar a análise de bioinformática do GPR120 no hipocampo de animais BXD

eutróficos foi possível observar alta correlação entre a expressão gênica deste receptor com a

expressão gênica de proteínas relacionadas ao processo inflamatório, como NLRP3 (r=0,81),

TLR4 (r=0,80), caspase 1 (r=0,57), IRAK4 (r=0,46) e IL-1β (r=0,48) (Figura 6A). Ao ranquear

as linhagens com menor expressão e as com maior expressão gênica do GRP120 (Figura 6B) e

compará-las com a expressão dos genes relacionados com o processo inflamatório, torna-se

notória a relação proporcional entre elas (Figura 6C).

Figura 6. Análise de bioinformática da expressão do GRP120 no hipocampo de camundongos BXD. (A)

Correlação de Pearson entre os valores de mRNA de GPR120 contra mRNA de genes relacionados a proteínas

inflamatórias. (B) Linhagens de BXD ranqueadas pelo conteúdo de mRNA de GPR120 no hipocampo. As

amostras marcadas em amarelo foram as escolhidas para construção do heat map. (C) Heat map dos valores

relativos de mRNA de GPR120 contra os valores de mRNA de genes relacionados a proteínas inflamatórias no

hipocampo de 9 linhagens de camundongos BXD.

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35

4.2 Dietas Experimentais

Antes do início do experimento, o perfil dos ácidos graxos do óleo de semente de linhaça

e das dietas utilizadas durante o estudo foi analisado para determinação da sua qualidade. O

óleo de linhaça apresentou aproximadamente 60% de ácido alfa-linolênico (ALA),

demonstrando ser uma fonte abundante de ω3. Como esperado, a dieta HF continha

aproximadamente 47% de gordura saturada, valores superiores aos encontrados na dieta CT

(24%) e na dieta FS (26%). A dieta FS apresentou diferentes proporções de gordura saturada,

monoinsaturada e poli-insaturada, quando comparadas a dieta HF assim como melhor

proporção de ω6:ω3 (Tabela 2 e Figura 7).

Tabela 2. Perfil dos ácidos graxos do óleo de semente de linhaça e das dietas experimentais

Ácido graxo Óleo de linhaça CT HF FS

C14:0 0,06 ± 0,00 ND 1,43 ± 0,04 0,76 ± 0,00

C16:0 5,98 ± 0,02 18,60 ± 0,37 27,58 ± 0,05 16,36 ± 0,00

C16:1 ω7 0,08 ± 0,01 ND 1,27 ± 0,03 1,26 ± 0,02

C17:0 ND ND 0,41 ± 0,01 0,22 ± 0,00

C17:1 ω7 ND ND 0,14 ± 0,04 0,13 ± 0,02

C18:0 3,43 ± 0,04 4,28 ± 0,11 17,15 + 0,23 8,65 ± 0,3

C18:1 ω9 14,67 ± 0,04 23,22 ± 0,07 31,15 ± 0,28 30,77 ± 0,4

C18:1 ω7 0,74 ± 0,01 1,32 ± 0,03 1,83 ± 0,03 2,01 ± 0,01

C18:2 ω6 15,37 ± 0,09 47,36 ± 0,40 16,56 ± 0,17 20,49 ± 0,03

C18:3 ω3 59,52 ± 0,15 3,54 ± 0,07 0,84 ± 0,03 18,43 ± 0,04

C20:0 ND 0,55 ± 0,01 0,24 ± 0,02 0,21 ± 0,05

C20:1 ω9 0,08 ± 0,00 0,51 ± 0,11 0,67 0,01 0,47 ± 0,02

C20:2 ω6 ND ND 0,58 ± 0,02 ND

C20:4 ω6 ND ND 0,14 ± 0,07 0,13 ± 0,02

C22:0 0,07 ± 0,06 0,63 ± 0,12 ND 0,10 ± 0,04

∑ AGS 9,54 ± 0,01 24,05 ± 0,41 46,81 ± 0,48 26,23 ± 0,08

∑ AGMI 15,57 ± 0,07 25,05 ± 0,07 35,06 ± 0,23 34,64 ± 0,03

∑ AGPI 74,89 ± 0,06 50,89 ± 0,47 18,12 ± 0,24 39,06 ± 0,04

∑ ω6 15,37 ± 0,09 47,36 ± 0,40 17,29 ± 0,17 20,62 ± 0,21

∑ ω3 59,52 ± 0,15 3,54 ± 0,07 0,84 ± 0,03 18,43 ± 0,01

ω6:ω3 0,26 ± 0,00 13,39 ± 0,18 20,61 ± 0,33 1,12 ± 0,04

Os dados foram realizados em triplicata e expressos em média ± desvio padrão (DP). ND: ácidos graxos não

detectados. CT: ração comercial; HF: dieta hiperlipídica; FS: dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça.

AGS: ácido graxo saturado; AGMI: ácido graxo monoinsaturado; AGPI: ácido graxo poli-insaturado.

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36

CT HF FS0

20

40

60

6D

Ácid

os g

raxo

s (

%)

Figura 7. Perfil dos ácidos graxos das dietas experimentais. (A) Porcentagem dos ácidos graxos saturados, (B)

Porcentagem dos ácidos graxos monoinsaturados, (C) Porcentagem dos ácidos graxos poli-insaturados, (D)

Porcentagem dos ácidos graxos ômega 6, (E) Porcentagem dos ácidos graxos ômega 3, (E) Razão entre os ácidos

graxos ômega 6: ômega 3. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso

que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. Dados expressos como média ± DP.

4.3 Caracterização do Modelo Experimental

O maior consumo calórico durante as oito primeiras semanas do experimento

proporcionou ganho de peso 2,7 vezes maior no grupo HF em comparação aos animais do grupo

CT (Figura 8A-C) (p<0,05). Além disso, foi observado aumento de 1,6 vezes na glicemia de

jejum dos animais do grupo HF quando comparados ao grupo CT, assim como prejuízo na

sensibilidade à insulina devido à redução de 1,8 vezes no valor do Kitt (p<0,05) (Figura 8D-F).

Dessa forma, caracterizaram-se os animais do grupo HF como obesos e diabéticos.

CT HF FS0

5

10

15

20

3E

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

5

10

15

20

25

F

Ra

o

6:

3

CT HF FS0

10

20

30

40

50

AGSA

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

10

20

30

40

50

AGMIB

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

20

40

60

AGPIC

Ácid

os g

raxo

s (

%)

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Figura 8. Dados fisiológicos dos animais durante o período de indução da obesidade. (A) Evolução ponderal (CT=

30 animais; HF=60 animais). (B) Delta do ganho de peso ao final do período de indução da obesidade (CT= 30

animais; HF=60 animais). (C) Ingestão alimentar (CT= 15 animais; HF=15 animais). (D) Glicemia de jejum (CT=

15 animais; HF=30 animais). (E) Curva de decaimento da glicose sanguínea após o teste de tolerância à insulina

(TTI). (F) Constante de decaimento da glicose sanguínea (KITT) durante o TTI (CT= 15 animais; HF=30 animais).

CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica. *p<0,05 pelo teste t não pareado. Dados

expressos como média ± DP.

4.4 Tratamento da Obesidade com Óleo de Semente de Linhaça

4.4.1 Peso e Parâmetros Metabólicos

Ao final do experimento o grupo HF apresentou ganho de peso 2,3 vezes superior ao

grupo CT (p<0,05). Embora não tenha sido encontrada diferença na ingestão alimentar dos

animais do grupo HF para o grupo FS (p>0,05) (Figura 9C), a substituição de ⅓ da gordura

suína presente na dieta HF por óleo de semente de linhaça foi eficaz em retardar o ganho de

peso, uma vez que o ganho final do grupo FS foi 1,2 vezes menor que o encontrado no grupo

HF (p<0,05) (Figura 9A,B).

CT HF0

2

4

6*

F

KIT

T (

% m

in)

0 5 10 15 20 25 300

100

200

300

400CT

HF

**

**

**

*

E

Minutos

Gli

cem

ia (

mg

/dL

)

CT HF0

100

200

300

400

*

D

Gli

cem

ia d

e j

eju

m (

mg

/dL

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

20

40

60

80 CT

OB

**

******

A

Semanas

Gan

ho

de p

eso

(g

)

CT HF0

10

20

30

40

*

B

G

an

ho

de p

eso

1 2 3 4 5 6 7 8

10

15

20

25

30

CT

HF

*

**

**

** *

C

Semanas

Ing

estã

o a

lim

en

tar

(kcal/

dia

)

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Figura 9. Dados fisiológicos dos animais durante todo o experimento. (A) Progressão do ganho de peso durante

todo o experimento. (B) Delta do ganho de peso ao final do experimento (n=15 animais/grupo). CT: grupo controle;

HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica. *p<0,05 vs HF pelo teste de Bonferroni. Dados expressos como

média ± DP.

Ao final do período experimental, o grupo HF apresentou aumento de 1,6 vezes na

glicemia de jejum (p<0,05), 5,5 vezes na insulinemia de jejum (p<0,05), 1,5 vezes na AUC

(p<0,05) e redução de 2,1 vezes no KITT (p<0,05), o que demonstra considerável intolerância à

glicose e resistência à insulina em comparação ao grupo CT (p<0,05). Por outro lado, apesar do

consumo de dieta FS não ter alterado de forma significante (p>0,05) a insulinemia de jejum

(Figura 10B), se mostrou eficiente em reduzir a glicemia de jejum em aproximadamente 1,6

vezes (p<0,05), melhorar a tolerância à glicose - com redução de 1,2 vezes na AUC (p<0,05) -

e também a sensibilidade à insulina com incremento de 1,6 vezes no KITT (p<0,05) quando

comparados ao grupo HF (Figuras 10A, C-F).

CT HF FS0

10

20

30

40

50

* *

B

G

an

ho

de p

eso

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

20

40

60

80

CT

HF

FS

Indução da obesidade Tratamento da obesidade

* * * * * * * * * * * *** *

A

*

*** * * * *

Semanas

Gan

ho

de p

eso

(g

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

10

15

20

25

30

CT

HF

FS

Indução da obesidade Tratamento da obesidade

** * * * * ********

**

C

Semanas

Ing

estã

o a

lim

en

tar

(kcal/

dia

)

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39

Figura 10. Metabolismo glicídico dos animais experimentais. (A) Glicemia de jejum (n=15 animais/grupo). (B)

Insulinemia de jejum (n=12 animais/grupo). (C) Curva de decaimento da glicose sanguínea após o teste de

tolerância à glicose (TTG). (D) Área sob a curva após o teste TTG (n=15 animais/grupo). (E) Curva de decaimento

da glicose sanguínea após o teste de tolerância à insulina (TTI). (F) Constante de decaimento da glicose sanguínea

durante o TTI (n= 15 animais/grupo). Nos gráficos A, B, D e F: *p<0.05 vs HF pelo teste de Bonferroni. Nos

gráficos C e E: *p<0,05 vs CT pelo teste de Bonferroni e #p<0.05 vs FS pelo teste de Bonferroni. CT: grupo

controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com

óleo de semente de linhaça. Dados expressos como média ± DP.

Ainda, a dieta FS reduziu a concentração sérica de colesterol total em 1,2 vezes em

comparação ao grupo HF (p<0,05), sem alterar os níveis de triglicerídeos (Figura 11).

CT HF FS0.0

0.5

1.0

1.5

2.0*

B

Insu

lin

a s

éri

ca (

ng

/mL

)

CT HF FS0

100

200

300

400

* *

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Gli

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m (

mg

/dL

)

0 5 10 15 20 25 300

100

200

300

400CT

HF

FS* #* #

* #

* #

* #

* #

* #

E

Minutos

Gli

cem

ia (

mg

/dL

)

0 30 60 90 1200

200

400

600CT

HF

FS

* #

* #

* #

* #

* #

C

Minutos

Gli

cem

ia (

mg

/dL

)

CT HF FS0

10000

20000

30000

40000

50000 * *D

AU

C (

un

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e a

rbit

rári

a)

CT HF FS0

2

4

6

* *

F

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T (

%/m

in)

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40

Figura 11. Perfil lipídico dos animais experimentais. (A) Concentração do colesterol total no sangue capilar e (B)

triglicerídeos. *p<0.05 vs HF pelo teste de Bonferroni. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta

hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=8

animais/grupo). Dados expressos como média ± DP.

4.4.2 Perfil de Ácidos Graxos no Soro e Hipocampo dos Animais

Os animas do grupo HF apresentaram alterações significativas no perfil de ácidos graxos

séricos quando comparados ao grupo CT, como aumento de 3,5% na concentração de ácidos

graxos saturados (AGS) e redução de 1,8% e 1,6% nos ácidos graxos monoinsaturados (AGMI)

e poli-insaturados (AGPI), respectivamente (p<0,05) (Tabela 3 e Figura 12). Embora os animais

do grupo HF tenham apresentado alterações nas concentrações de AGPI, a razão ω6:ω3

permaneceu semelhante ao grupo CT. Não foram encontradas alterações significativas no

conteúdo total de AGS, AGMI e AGPI no hipocampo dos animais do grupo HF em comparação

ao CT (Tabela 4 e Figura 13).

O consumo de dieta FS além de reduzir o conteúdo sérico AGS em aproximadamente

2,5% (p<0,05), melhorou a razão entre ω6:ω3, que passou de 11:1 no grupo HF para 5:1 no

grupo FS (p<0,05). A melhora na razão ω6:ω3 no grupo FS foi devido ao aumento na proporção

de ácidos graxos da família ω3 (C18:3, C20:5 e C22:6) e redução dos ácidos graxos da família

ω6 (C20:4 e C22:4) (p<0,05) (Tabela 3). De forma interessantemente, o consumo de dieta FS

também foi capaz de promover o aumento de 1,7% no conteúdo total dos ácidos graxos ω3 no

hipocampo dos animais do grupo FS em comparação com os animais do grupo HF (p<0,05)

(Tabela 4 e Figura 13).

CT HF FS0

50

100

150

200

250**

A

Co

leste

rol

tota

l (m

g/d

L)

CT HF FS0

50

100

150

200B

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deo

s (

mg

/dL

)

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41

Tabela 3. Perfil de ácidos graxos do soro dos animais experimentais

Ácido Graxo CT HF FS

C12:0 0,07 ± 0,01* 0,03 ± 0,01 0,04 ± 0,02

C14:0 0,25 ± 0,05* 0,14 ± 0,00 0,17 ± 0,02

C15:0 0,14 ± 0,04 0,20 ± 0,19 0,28 ± 0,00

C16:0 20,93 ± 0,89 20,83 ± 0,54 19,00 ± 0,82*

C16:1 ω7 1,95 ± 0,23* 0,70 ± 0,06 0,77 ± 0,08

C17:0 0,24 ± 0,04 0,23 ± 0,03 0,19 ± 0,01

C18:0 8,87 ± 0,71* 12,47 ± 0,93 11,92 ± 0,24

C18:1 ω7 13,86 ± 0,35 14,90 ± 0,88 15,83 ± 1,28

C18:1 ω9 2,85 ± 0,42* 1,48 ± 0,07 1,45 ± 0,20

C18:2 ω6 27,41 ± 0,38* 19,58 ± 1,79 25,30 ± 1,37*

C18:3 ω6 0,19 ± 0,03 0,16 ± 0,02 0,09 ± 0,01*

C18:3 ω3 0,49 ± 0,06* 0,11 ± 0,02 1,40 ± 0,12*

C20:1 ω9 0,41 ± 0,09 0,36 ± 0,07 0,43 ± 0,03

C20:2 ω6 0,29 ± 0,12 0,22 ± 0,02 0,24 ± 0,01

C20:3 ω6 1,57 ± 0,10* 2,19 ± 0,27 2,05 ± 0,21

C20:4 ω6 16,05 ± 0,92* 22,52 ± 0,43 13,19 ± 2,53*

C20:5 ω3 0,16 ± 0,03* 0,11 ± 0,01 1,63 ± 0,02*

C22:4 ω6 0,14 ± 0,02 0,16 ± 0,01 0,07 ± 0,00*

C22:6 ω3 4,15 ± 0,25 3,83 ± 0,66 6,07 ± 0,67*

∑ AGS 30,51 ± 0,47* 33,91 ± 1,56 31,55 ± 0,86*

∑ AGMI 19,07 ± 0,68* 17,29 ± 0,89 18,46 ± 2,01

∑ AGPI 50,42 ± 0,57* 48,80 ± 0,28 49,99 ± 1,15

∑ ω6 45,62 ± 0,61 44,75 ± 1,86 40,97 ± 0,40*

∑ ω3 4,80 ± 0,21 4,05 ± 0,65 9,02 ± 0,75*

ω6:ω3 9,51 ± 0,34 11,32 ± 2,13 4,55 ± 0,33*

Dados expressos como média ± DP. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS:

grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. AGS: ácidos graxos saturados;

AGMI: ácidos graxos monoinsaturados; AGPI: ácidos graxos poli-insaturados. *p<0,05 vs HF, pelo teste

Bonferroni (n=5 animais/grupo).

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42

Figura 12. Perfil de ácidos graxos do soro dos animais experimentais. (A) Porcentagem dos ácidos graxos

saturados, (B) Porcentagem dos ácidos graxos monoinsaturados, (C) Porcentagem dos ácidos graxos poli-

insaturados, (D) Porcentagem dos ácidos graxos ômega 6, (E) Porcentagem dos ácidos graxos ômega 3, (E) Razão

entre os ácidos graxos ômega 6: ômega 3. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica;

FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. AGS: ácidos graxos saturados;

AGMI: ácidos graxos monoinsaturados; AGPI: ácidos graxos poli-insaturados. *p<0,05 vs HF, pelo teste

Bonferroni (n=5 animais/grupo). Dados expressos como média ± DP.

CT HF FS0

10

20

30

40

AGS

* *

A

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

5

10

15

20

25

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*

B

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os g

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s (

%)

CT HF FS0

20

40

60

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Ácid

os g

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%)

CT HF FS0

10

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30

40

50

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*

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%)

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%)

CT HF FS0

5

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*

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6:

3

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43

Tabela 4. Perfil de ácidos graxos do hipocampo dos animais experimentais

Ácido graxo CT HF FS

C12:0 0,11 ± 0,01* 0,18 ± 0,04 0,14 ± 0,02

C14:0 0,26 ± 0,06 0,34 ± 0,08 0,30 ± 0,06

C15:0 0,05 ±0,01 0,09 ± 0,03 0,07 ± 0,02

C16:0 24,09 ± 0,49 25,13 ± 0,56 24,11 ± 0,93

C16:1 ω7 0,72 ± 0,12 0,66 ± 0,11 0,69 ± 0,06

C17:0 0,17 ± 0,03 0,19 ± 0,01 0,19 ± 0,02

C18:0 23,06 ± 0,64 23,09 ± 0,90 22,67 ± 0,72

C18:1 ω9 19,04 ± 0,72* 17,45 ± 0,84 17,61 ± 0,75

C18:1 ω7 4,41 ±0,29 4,37 ± 0,32 4,19 ± 0,22

C18:2 ω6 1,51 ± 0,30 1,49 ± 0,22 1,44 ± 0,23

C18:3 ω3 0,09 ± 0,03 0,07 ± 0,04 0,15 ± 0,05*

C19:0 0,08 ± 0,01 0,09 ± 0,01 0,09 ± 0,02

C19:1 ω9 0,03 ± 0,03 0,05 ± 0,01 0,05 ± 0,02

C20:1 ω9 1,72 ± 0,25 1,68 ± 0,39 1,64 ± 0,42

C20:1 ω7 0,46 ± 0,09 0,47 ± 0,10 0,42 ± 0,10

C20:2 ω6 0,20 ± 0,06 0,24 ± 0,08 0,20 ± 0,03

C20:3 ω9 0,07 ± 0,01 0,10 ± 0,03 0,09 ± 0,02

C20:3 ω6 0,65 ± 0,12 0,58 ± 0,14 0,77 ± 0,15

C20:4 ω6 9,01 ± 0,32 8,97 ± 0,15 9,26 ± 0,49

C20:5 ω3 ND ND 0,06 ± 0,01

C22:0 0,28 ± 0,01 0,29 ± 0,08 0,28 ± 0,05

C22:1 ω9 0,70 ± 0,09* 0,87 ± 0,10 0,77 ± 0,08

C22:4 ω6 2,98 ± 0,28 3,21 ± 0,31 2,98 ± 0,26

C22:6 ω3 9,80 ± 0,81 9,85 ± 0,64 11,35 ± 0,58*

C23:0 0,15 ± 0,02 0,15 ± 0,05 0,16 ± 0,02

C24:0 0,27 ± 0,02 0,30 ± 0,12 0,29 ± 0,08

C24:1 ω9 0,10 ± 0,03 0,12 ± 0,04 0,10 ± 0,02

∑ AGS 48,52 ± 1,03 49,83 ± 0,89 48,25 ± 1,06

∑ AGMI 27,19 ± 1,02 25,67 ± 1,39 25,48 ± 1,36

∑ AGPI 24,30 ± 0,69 24,49 ± 0,73 26,27 ± 0,97*

∑ ω6 14,35 ± 0,44 14,50 ± 0,28 14,64 ± 0,46

∑ ω3 9,87 ± 0,76 9,90 ± 0,66 11,54 ± 0,61*

ω6:ω3 1,46 ± 0,14 1,47 ± 0,10 1,27 ± 0,05*

Dados expressos como média ± DP. ND: ácidos graxos não detectados. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que

recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. AGS:

ácido graxo saturado; AGMI: ácido graxo monoinsaturado; AGPI: ácido graxo poli-insaturado. *p<0,05 vs HF,

pelo teste Bonferroni (n= 5 animais/grupo).

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Figura 13. Perfil de ácidos graxos do hipocampo dos animais experimentais. (A) Porcentagem dos ácidos graxos

saturados, (B) Porcentagem dos ácidos graxos monoinsaturados, (C) Porcentagem dos ácidos graxos poli-

insaturados, (D) Porcentagem dos ácidos graxos ômega 6, (E) Porcentagem dos ácidos graxos ômega 3, (E) Razão

entre os ácidos graxos ômega 6: ômega 3. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica;

FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. AGS: ácidos graxos saturados;

AGMI: ácidos graxos monoinsaturados; AGPI: ácidos graxos poli-insaturados. *p<0,05 vs HF, pelo teste

Bonferroni (n=5 animais/grupo). Dados expressos como média ± DP.

4.4.3 Teste Cognitivo

Na última semana experimental, os animais foram submetidos ao teste cognitivo em

labirinto aquático para avaliar a capacidade de formação e retenção de memória. Durante o

primeiro dia do teste, não houve diferença estatística entre os grupos (Figura 14A). Contudo, já

no segundo dia o grupo HF demorou, aproximadamente, 9 segundos a mais para localizar a

plataforma de escape em comparação ao grupo CT (p<0,05), o que demonstra prejuízo na

formação da memória. Este comportamento se manteve durante todos os dias do teste, sendo

que no último dia a diferença na latência de escape dos animais do grupo HF em relação ao CT

foi de 13 segundos (p<0,05). A partir do quarto dia o grupo FS apresentou melhoras

significativas na formação de memória, uma vez que os animais possuíam latência de escape

do labirinto de aproximadamente 7 segundos a menos que os animais do grupo HF (p<0,05).

Ao analisar a retenção de memória observou-se que os animais do grupo HF

apresentaram dificuldade em memorizar o local onde a plataforma de escape costumava estar

CT HF FS0

20

40

60

AGSA

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

10

20

30

AGMIB

Ácid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0

10

20

30

AGPIC

*

Ácid

os g

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s (

%)

CT HF FS0

5

10

15

20

6D

Ácid

os g

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%)

CT HF FS0

5

10

15

3E

cid

os g

raxo

s (

%)

CT HF FS0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

F

*

Ra

o

6:

3

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localizada, permanecendo apenas 20% do tempo no quadrante alvo, enquanto o grupo CT

permaneceu 33% (p<0,05). Em contrapartida, os animais do grupo FS apresentaram maior

capacidade de retenção de memória ao final do teste cognitivo ao permanecer 28% de tempo

no quadrante alvo, ou seja, 8% a mais que o grupo HF (p<0,05) (Figura 14B).

Figura 14. Teste cognitivo Morris Water Maze. (A) Teste de análise da capacidade de formação de memória

durante cinco dias consecutivos; *p<0.05 vs CT pelo teste de Bonferroni e #p<0.05 vs FS pelo teste de Bonferroni.

(B) Teste de retenção de memória no sexto dia do teste cognitivo. *p<0.05 vs HF pelo teste de Bonferroni. CT:

grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica

com óleo de semente de linhaça (n=10 animais/grupo).

4.4.4 Análise Ultraestrutural do Hipocampo dos Animais Experimentais

Por meio da microscopia eletrônica de transmissão foi possível observar considerável

neurodegeneração e alterações estruturais em neurônios dos animais do grupo HF em

comparação ao grupo CT. O grupo HF apresentou neurônios com núcleos menos volumosos e

periféricos; mitocôndrias atrofiadas e com perda de formato; degeneração da estrutura axonal;

redução dos autofagolisossomos; aumento na quantidade da micróglia; maior morte neuronal e

considerável perda da matriz extracelular. Por outro lado, o tratamento com óleo de linhaça foi

eficaz em reestabelecer as alterações encontradas no grupo HF. Os animais do grupo FS

apresentaram neurônios com núcleos mais volumosos e concêntricos; mitocôndrias maiores e

mais alongadas; maior integridade axonal; maior conteúdo de autofagolisossomo; redução na

quantidade de micróglia; assim como menor morte neuronal e maior volume de matriz

extracelular (Figura 15).

CT HF FS0

10

20

30

40

50

**

B

Tem

po

no

qu

ad

ran

te a

lvo

(%

)

1 2 3 4 5

20

40

60CT

HF

FS*

* #

* #*

A

Dias

Latê

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e (

seg

)

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Figura 15. Análise ultraestrutural do hipocampo dos animais experimentais. CT: grupo controle; HF: grupo obeso

que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça

(n=3 animais/grupo). As imagens foram fotografadas em aumentos de 440 a 11000x.

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4.4.5 Proteínas Relacionadas com Inflamação, Estresse de Retículo, Autofagia e Apoptose

Ao analisar o hipocampo dos animais experimentais, observou-se que o grupo HF

apresentou aumento expressivo no conteúdo de proteínas relacionadas com a via inflamatória

quando comparados ao grupo CT, como IL-1β, TNF-α, p-JNK e com consequente redução de

IκBα (p<0,05). Em contrapartida, o grupo FS apresentou redução de nos níveis de IL-1β e p-

JNK, assim como aumento de IκBα quando comparados ao grupo HF (p<0,05) (Figura 16).

Ao analisar as proteínas relacionadas com a via do inflamassomo, não foi observada

diferença no conteúdo da proteína NLRP3 (p>0,05), porém, houve aumento de ASC e das

formas clivadas de caspase 1 e IL-18 no hipocampo dos animais do grupo HF em relação ao

grupo CT (p<0,05). De forma interessante, os animais do grupo FS apresentaram reversão desse

quadro, com redução no conteúdo proteico das proteínas relacionadas com a ativação do

complexo do inflamassomo (p<0,05) (Figura 17).

Figura 16. Proteínas relacionadas à via inflamatória. (A) Conteúdo proteico de IL-1β, TNF-α, p-JNK, p-IKK e

IκBα. (B) Valor expresso em porcentagem a partir da relativização pelo grupo CT. Β-actina foi utilizada como

controle endógeno. CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica (n=5); FS: grupo

obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5). *p<0.05 vs HF pelo teste de

Bonferroni.

Além do aumento da inflamação, o grupo HF apresentou maior conteúdo de proteínas

relacionadas com a via de estresse de retículo endoplasmático, como p-eIF2 α e CHOP

(p<0,05). Não obstante, houve aumento de BAX (p<0,05), sugerindo ativação na via

controladora de morte celular (Figura 18). Este quadro também foi atenuado nos animais do

grupo FS, com considerável aumento da proteína anti-apoptótica Bcl2 (p<0,05).

0

100

200

300

400

500 CTHFFS

IL-1 TNF- p-JNK p-IKK IB

**

**

**

*

p= 0.06

B

% d

o C

T

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Figura 17. Proteínas relacionadas à ativação do complexo inflamassomo. (A) Conteúdo proteico de NLRP3, ASC,

Caspase-1 clivada, IL-18 clivada. (B) Valor expresso em porcentagem a partir da relativização pelo grupo CT. Β-

actina foi utilizada como controle endógeno. CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta

hiperlipídica (n=5); FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5).

*p<0,05 vs HF pelo teste de Bonferroni.

Figura 18. Proteínas relacionadas ao estresse de retículo endoplasmático e apoptose. (A) Conteúdo proteico de p-

eIF2α, CHOP, BAX e Bcl2. (B) Valor expresso em porcentagem a partir da relativização pelo grupo CT. Β-actina

foi utilizada como controle endógeno. CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica

(n=5); FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5). *p<0.05 vs HF pelo

teste de Bonferroni.

O grupo HF também apresentou redução na autofagia devido à redução no conteúdo de

LC3 e aumento de p62 (p<0,05), porém sem alterações no conteúdo de Beclin (p>0,05).

Aparentemente, o processo autofágico foi reestabelecido nos animais do grupo FS em

comparação aos animais do grupo HF (Figura 19).

0

100

200

300

400

p-eIF2 CHOP BAX Bcl2

CTHF

FS

**

** ** *

B

% d

o C

T

0

200

400

600

NLRP3 ASC Caspase-1clivada

IL-18clivada

**

****

p= 0.06

BCTHFFS

% d

o C

T

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Figura 19. Proteínas relacionadas à autofagia. (A) Conteúdo proteico de LC3 A/B, p62 e Beclin. (B) Valor

expresso em porcentagem a partir da relativização pelo grupo CT. Β-actina foi utilizada como controle endógeno.

CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica (n=5); FS: grupo obeso que recebeu

dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5). *p<0,05 vs HF pelo teste de Bonferroni.

4.4.6 Proteínas da Via de Sinalização da Insulina

Após comprovada a eficiência do estímulo central à insulina (Figura 20A e B), todos os

animais que receberam o estímulo foram comparados para avaliar a sensibilidade a este

hormônio. Foi observado que o hipocampo dos animais do grupo HF apresentou prejuízos na

propagação do sinal intracelular da insulina devido aos reduzidos níveis de p-IRStyr972, p-

IRS1Tyr612 e p-Akt, como também aumento nos níveis de p-IRS1Ser307(p<0,05). O consumo da

dieta FS se mostrou eficiente em reestabelecer a propagação do sinal da insulina no hipocampo,

uma vez que foram encontrados níveis elevados de p-IRTyr972, p-IRS1Tyr612, p-Akt e reduzidos

níveis de p-IRS1Ser307 em comparação do grupo HF (p<0,05) (Figura 20C e D).

0

50

100

150

200

250

LC3 p62 Beclin

**

** CT

HF

FS

B

% d

o C

T

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Figura 20. Proteínas relacionadas à sinalização da insulina. (A) Conteúdo proteico de p-IRS1Tyr612, IRS1, p-Akt

e Akt. (B) Valor expresso em porcentagem a partir da relativização pelo grupo CT. (C) Conteúdo proteico de p-

IRTyr972, IR, p-IRS1Tyr612, p-IRS1Ser307, IRS1, p-Akt e Akt. (D) Valor expresso em porcentagem a partir da

relativização pelo grupo CT. As proteínas totais das respectivas proteínas fosforiladas foram utilizadas como

controle endógeno. CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica (n=5); FS: grupo

obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5). *p<0.05 vs HF pelo teste de

Bonferroni.

4.4.7 Marcadores da Doença de Alzheimer

Os animais do grupo HF apresentaram aumento no conteúdo de proteínas relacionadas

com o surgimento da DA, como a proteína β-amiloide e proteína tau hiperfosforilada (p-tau)

(p<0,05) em relação ao grupo CT. Não foi encontrado diferença nos níveis de IDE (p>0,05),

porém houve aumento na ativação de quinases responsáveis pela fosforilação da proteína tau,

como redução de p-GSK3β e aumento de CDK5 (p<0,05) no grupo HF em comparação ao

grupo CT. Em contrapartida, os animais do grupo FS apresentaram redução no conteúdo de β-

0

100

200

300

p-IRTyr972 p-IRS1Tyr612 p-IRS1Ser307 p-AKT

**

** ** **

CTHFFS

D

% d

o C

T

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amiloide, p-tau, p-CDK5, assim como aumento de IDE e p-GSK3 (p<0,05) em comparação aos

animais do grupo HF (Figura 21).

Figura 21. Proteínas relacionadas ao surgimento da Doença de Alzheimer. (A) Conteúdo proteico de β-amiloide

(βA), p-tauSer726, IDE, p-GSK3 β, p-CDK5Tyr15. (B) Valor expresso em porcentagem a partir da relativização pelo

grupo CT. Β-actina ou as proteínas totais das respectivas proteínas fosforiladas foram utilizadas como controle

endógeno. CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica (n=5); FS: grupo obeso que

recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça (n=5). *p<0.05 vs HF pelo teste de Bonferroni.

4.4.8 Presença do GPR120 no Hipocampo

Ao analisar o conteúdo do receptor GPR120 no hipocampo dos animais experimentais,

não foi encontrado diferença nos níveis de mRNA entre os grupos experimentais, no entanto,

foi observado aumento no conteúdo proteico deste receptor. O consumo de dieta rica em

gordura (HF) induziu aumento do conteúdo proteico de GPR120 em comparação ao grupo CT

(p<0,05), enquanto o grupo FS aumentou ainda mais o conteúdo deste receptor em comparação

ao próprio grupo HF (p<0,05). Quanto ao conteúdo proteico da p-TAK, foi observado aumento

no grupo HF e considerável redução no grupo FS (p<0,05) (Figura 22).

0

100

200

300

400

500

A p-tau IDE p-CDK5 p-GSK3

**

B

**

**

***

CTHF

FS

% d

o C

T

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Figura 22. Proteínas relacionadas à via do GPR120. Conteúdo de mRNA transcritos de GPR120 (n= 5

animais/grupo) (A). Conteúdo proteico de GPR120 (B) e p-TAK1 (C). CT: grupo controle (n=4); HF: grupo obeso

que recebeu dieta hiperlipídica (n=5); FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de

linhaça (n=5). p<0.05 vs HF pelo teste de Bonferroni.

Observou-se por meio da análise de imunofluorescência que o GPR120 está presente

em diversas regiões do hipocampo, como CA1, CA2, CA3 e giro denteado, além de estar

presente no córtex (Figuras 23, 24 e 25). O consumo de dieta HF e FS foi capaz de aumentar o

conteúdo deste receptor no hipocampo, sendo que este aumento se deu de forma homogênea

entre as regiões. Foi demonstrado também que este receptor está expresso tanto em neurônios

quanto em astrócitos (Figura 23 e 24).

Por meio das imagens de imunofluorescência também foi possível identificar maior

conteúdo de βA no grupo HF em comparação ao grupo CT. De forma intrigante, o grupo FS

apresentou maior concentração de βA na região de CA1 enquanto o grupo HF apresentou maior

degeneração na região de CA1 e giro. A presença de βA se co-localizou juntamente ao receptor

GPR120 (Figura 25).

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Continuação da figura

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Figura 23. Distribuição do receptor GPR120 e sua co-localização com neurônios do hipocampo. Cortes de 15 µm

foram preparados e corados com anticorpos contra GPR120 (Verde – FitC) e NeuN (vermelho – Cy3). CT: grupo

controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com

óleo de semente de linhaça. (a) Fotomicrografia ilustrativa das áreas hipocampais – aumento de 5x. (b) CA1. (c)

CA2/3. (d) Giro denteado. (e) Córtex. fotomicrografias adquiridas em aumentos de 20x. As imagens em destaque

foram obtidas em aumentos de 40x. Setas indicam a presença do receptor em células neuronais e em outros tipos

celulares.

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Figura 24. Distribuição do receptor GPR120 e sua co-localização com astrócitos do hipocampo. Cortes de 15 µm

foram preparados e corados com anticorpos contra GPR120 (Verde – FitC) e GFAP (vermelho – Alexa Fluor). As

fotografias foram adquiridas em aumentos de 20x. As imagens em destaque foram obtidas em aumento de 40x.

CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta

hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. Setas indicam a co-localização do GPR120 com o GFAP.

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Figura 25. Distribuição hipocampal da proteína β-amiloide (βA) e sua co-localização com o receptor GPR120.

Cortes de 25 µm foram preparados e corados com anticorpos contra GPR120 (Verde – FitC) e βA (vermelho –

rodamina). (a) Fotomicrografia ilustrativa do hemisfério hipocampal direito – aumento de 5x. (b) CA1. (c) Giro

denteado. As fotografias foram adquiridas em aumentos de 20x. CT: grupo controle; HF: grupo obeso que recebeu

dieta hiperlipídica; FS: grupo obeso que recebeu dieta hiperlipídica com óleo de semente de linhaça. Setase

linhanhas segmentadas indicam a co-localização do GPR120 com βA. Linha pontilhada indicam

neurodegeneração.

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4.5 Silenciamento do Receptor GPR120

Antes do início do experimento com as células N2a, foi realizado ensaio de ligação para

estimar o tempo de associação entre o GPR120 e a β-arrestina 2. Por meio da técnica de

imunofluorescência, foi possível observar que após 30 minutos de tratamento com ALA houve

associação entre estas proteínas, o que sugere ativação do receptor. Tal associação não foi

observada ao tratar as células com as mesmas concentrações de palmitato (Figura 26).

Figura 26. Ensaio de ligação entre GPR120 e β-arrestina 2 em células N2a. As células foram tratadas com 50 µM

de palmitato (Palm) ou 50 µM de ácido alfa-linolênico (ALA). Após 5 ou 30 minutos as células foram fixadas em

formol 4% e destinadas à técnica de imunofluorescência. GPR120 (Verde – FitC) e β-arrestina 2 (vermelho –

rodamina). As fotografias foram adquiridas em aumentos de 40x.

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Após ensaio de confirmação da associação entre as proteínas GPR120 e β-arrestina 2,

um novo conjunto de células foi desafiado com 100 µM de palmitato. Nas células tratadas com

palmitato (grupo PA), pode-se observar aumento de proteínas com caráter inflamatório, como

p-IKK e p-JNK (p<0,05) e também em proteínas relacionadas ao estresse de retículo

endoplasmático e com a DA, como p-eIF2α e βA, respectivamente (p<0,05) em comparação

aos demais grupos (Figura 25). Em contrapartida, a substituição de parte do palmitato por ALA

(grupo PA+ALA) foi capaz de desarmar as vias inflamatórias previamente instaladas, coma

redução de p-TAK, p-IKK, p-JNK e a proteína precursora de IL-1β (p<0,05). Também houve

redução na fosforilação da eIF2α e no conteúdo de βA no grupo PA+ALA, em comparação ao

grupo PA (p<0,05). Após silenciamento do receptor GPR120 nas células tratadas com ALA (si-

PA+ALA), houve redução de aproximadamente 60% em seu conteúdo em comparação ao

grupo PA+ALA que recebeu o controle negativo para o si-RNA (p<0,05). Contudo, embora

tratadas com a mesma concentração de ALA, a resposta molecular das células com menor

expressão do GPR120 foi distinta a encontrada no grupo PA+ALA. Por mais que seja possível

observar redução nos precursores da IL-1β quando comparados ao grupo PA, não foi possível

observar redução significativa nas demais proteínas inflamatórias. Porém, ao comparar os

efeitos entre o grupo PA+ALA com o si-PA+ALA pode-se notar expressiva perda na potência

do ALA em bloquear as vias inflamatórias, de estresse de retículo e relacionadas à DA (Figura

27).

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Figura 27. Silenciamento do receptor GPR120 em células N2a tratadas com ALA. (A) Conteúdo proteico de

GPR120, p-TAK1, TAK1, p-IKK, p-JNK, IL-1β, p-eIF2α e β-amiloide. (B) Valor expresso em porcentagem a

partir da relativização pelo grupo CT. Α-Tubulina foi utilizada como controle endógeno. CT: grupo controle; PA:

grupo desafiado com 100 µM palmitato e tratado com 100 µM de palmitato; PA+ALA: grupo desafiado com 100

µM palmitato e tratado com 50 µM de palmitato e 50 µM ácido alfa-linolênico; si-PA+ALA: grupo com

silenciamento do GPR120, desafiado com 100 µM palmitato e tratado com 50 µM de palmitato e 50 µM ácido

alfa-linolênico. O experimento foi realizado em triplicata. *Diferença estatística entre os grupos, p<0.05 pelo teste

de Bonferroni.

0

100

200

300

GPR120 p-IKKp-TAK p-JNK IL-1madura

IL-1precursor

p-eIF2 A

**

** *

* * *

* *

*

*

**

*

* * **

**

**

CTPAPA+ALAsi-PA+ALA

B

% d

o C

T

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5. DISCUSSÃO

A obesidade é uma doença crônica não transmissível que gera alterações celulares e

metabólicas que estão intimamente relacionados com o aumento do risco do surgimento de

doenças neurodegenerativas, como a DA. Estudos apontam que a neuroinflamação, resistência

à insulina e hipercolesterolemia possam ser os principais fatores que correlacionam à obesidade

à DA (Profenno et al., 2010; Heppner, Ransohoff, Becher, 2015; Neth, Craft, 2017). Ainda não

há cura para a DA, apenas tratamentos farmacológicos que controlam a velocidade de

progressão da doença. Portanto, esforços têm sido feitos para encontrar alvos moleculares

capazes de prevenir ou postergar o surgimento de tal enfermidade. Diversas drogas com ação

anti-inflamatória (Daniels et al., 2016) ou anti-diabética (Batista et al., 2018; Freiherr et al.,

2013; Tai et al., 2018) tem sido testados com este fim. Contudo, ensaios clínicos ainda são

necessários para se avaliar a eficácia e os efeitos colaterais dessas drogas.

Nesse sentido, o presente estudo objetivou explorar profundamente a ação dos ácidos

graxos ω3, como estratégia não farmacológica, no controle das desordens moleculares causadas

pela obesidade e que poderia levar ao declínio cognitivo e contribuir para o surgimento da DA.

Embora diversos estudos já tenham relacionado o consumo de ω3 à melhoras no quadro clínico

de pacientes com comprometimento cognitivo leve (Huang, 2010; Gao et al., 2016; Canhada et

al., 2018), nenhum estudo explorou a fundo os mecanismos moleculares pelos quais estes ácidos

graxos atuariam, principalmente quanto à participação do GPR120 na remissão desses fatores.

Para comprovação da hipótese desta pesquisa, foi utilizado linhagem de camundongos

do tipo Swiss, por não apresentarem mutações associadas ao surgimento precoce da DA. Além

disso, trata-se de bom modelo experimental para o desenvolvimento da obesidade, apresentando

alterações metabólicas que se relacionam ao surgimento da DA (De Felice, Ferreira, 2014;

Pugazhenthi et al., 2017).

Inicialmente os animais foram induzidos à obesidade por meio da exposição à dieta HF

que continha 35% de gordura, sendo a gordura suína a principal fonte lipídica. Após

comprovado o ganho de peso e a resistência sistêmica à insulina, parte dos animais obesos foi

tratada com dieta FS (dieta HF que continha 35% de gordura, porém com substituição de 1/3

da gordura suína por óleo de linhaça). Dessa forma, as dietas HF e FS eram isolipídicas e

isocalóricas, com modificação apenas na qualidade da gordura ofertada. Ao final do período

experimental os animais do grupo HF apresentaram os clássicos fenótipos da obesidade (Rosini

et al., 2012), como resistência à insulina, intolerância à glicose, hiperinsulinemia,

hipercolesterolemia e déficit cognitivo em comparação ao grupo controles. O consumo de

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fontes de ω3, por sua vez, foi capaz de reduzir o ganho de peso dos animais, controlar a

resistência à insulina, intolerância à glicose, hipercolesterolemia e melhorar a formação e

retenção de memória nos animais do grupo FS em comparação ao grupo HF. Estes achados

reforçam os efeitos benéficos do consumo crônico de ω3 sob o metabolismo periférico

(Lorente-Cebrián et al., 2013; Mello et al., 2018) e cognição em humanos e animais

experimentais (Canhada et al., 2018).

Neste estudo, como esperado, foi observado que o consumo crônico de dieta HF alterou

negativamente o perfil sérico de ácidos graxos nos animais experimentais, com aumento de

AGS e redução de AGMI e AGPI, porém sem modificação na razão ω6:ω3, em comparação

aos controles. Tais alterações sustentam a gênese do processo inflamatório sistêmico e

confluem para o surgimento de comorbidades que se associam à obesidade (Antonopoulos,

Tousoulis, 2017). Entretanto, no tecido hipocampal dos animais, não foram encontradas

alterações no conteúdo total de AGS, AGMI e AGPI no grupo HF em comparação ao grupo

CT. Em 2018, Lee e seus colaboradores realizaram a lipidômica no hipocampo de camundongos

expostos cronicamente a dieta HF e observaram diversas alterações nas estruturas lipídicas.

Entre as alterações, houve importante aumento no conteúdo de diacilgliceróis, molécula com

participação ativa na resistência central à insulina. Além disso, houve redução de

lisofosfatidilserina e aumento de fosfatidilserina, o que sugere intensificação do processo

inflamatório e estresse oxidativo induzido pela dieta HF (Lee et al., 2018). Entretanto, no

presente estudo, a substituição parcial de fontes de gordura saturada por gordura poli-insaturada

(ω3) se mostrou eficiente em melhorar o perfil de ácidos graxos séricos, assim como a razão

sérica e hipocampal de ω6:ω3 dos animais do grupo FS em comparação ao grupo HF. No grupo

FS também houve aumento significativo na incorporação do ALA e sua bioconversão em EPA

e DHA, tanto no soro quanto no hipocampo dos animais do grupo FS em relação ao grupo HF.

Ao observar a estrutura do tecido hipocampal dos animais experimentais, foi possível

verificar maior neurodegeneração e perda de matriz extracelular nos animais do grupo HF em

comparação aos animais do grupo CT. Também foram observados neste grupo maior presença

de micróglias e alterações nas estruturas e organelas neuronais. Tais alterações não foram

encontradas nos animais do grupo FS, demonstrando o efeito protetor do consumo crônico de

fontes de ω3.

As alterações teciduais encontradas nos animais do grupo HF podem ser reflexos da

ativação crônica das vias relacionadas à inflamação e apoptose (Cai et al.,2016). Ao analisar o

hipocampo dos animais do grupo HF, foi encontrado maior conteúdo de IL-1β, TNF-α e BAX,

como também aumento nas proteínas ASC e das formas clivadas de IL-18 e caspase 1 em

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comparação ao grupo CT. Esse comportamento está estritamente relacionado à ativação do

complexo inflamassomal coordenado pela proteína NLRP3, juntamente à ativação das vias

inflamatórias clássicas (TLR/TNF), com consequente ativação da via apoptótica (Aachoui et

al., 2013; Heneka et al., 2013; Shi, Holtzman, 2018). Ainda, pesquisas sugerem que o aumento

da ativação do inflamassomo (Heneka et. al., 2013) ou o simples aumento das proteínas

relacionadas a este complexo (Shi, Holtzman, 2018), podem aumentar a produção βA e acelerar

a formação de placa amiloide. Venegas et al. (2017), ao realizarem experimentos in vivo e in

vitro, observaram que os aglomerados da proteína ASC liberados pela micróglia são capazes de

coalescer rapidamente os monômeros de βA, induzindo a formação de oligômeros e,

vagarosamente, agregados mais complexos. O trabalho sugere ainda que esta proteína poderia

ter função acopladora, sendo o nodo de formação da placa amiloide. Estes mesmos autores, ao

realizarem infusão intracerebroventricular (i.c.v) de βA e anticorpo específico para ASC,

encontraram redução na deposição amiloide em camundongos APP/PS1. Análises por imagem

reforçam esta hipótese ao demonstrarem a presença de aglomerados de ASC no núcleo das

placas amiloides presentes nos cérebros de camundongos e humanos acometidos pela DA (Gao

et al., 2015). Dessa forma, a cronificação e aumento do tônus inflamatório, pode favorecer a

produção de βA, acelerando o processo neurodegenerativo (Heppner, Ransohoff, Becher,

2015). De forma interessante, foi observada inibição do processo inflamatório no hipocampo

dos animais do grupo FS, com redução no conteúdo de IL-1β, ASC e as formas clivadas de

caspase-1 e IL-18. Também foi observado aumento no conteúdo de IκBα, o que sugere menor

atividade do fator de transcrição de citocinas inflamatórias NFκB.

No presente trabalho também pode-se observar que o consumo crônico de gordura

saturada favoreceu a instalação da resistência hipocampal à insulina no grupo HF em

comparação ao grupo CT. Por outro lado, a redução no tônus inflamatório no grupo FS foi

acompanhada da melhora na sensibilidade hipocampal à insulina. Os mecanismos intracelulares

envolvidos com a inflamação e a resistência à insulina, ativados pelo consumo excessivo de

gordura saturada, aparentemente se concatenam ao aumento dos marcadores da DA. Além do

aumento no conteúdo de βA e p-tau, também foi encontrado aumento na atividade de proteínas

quinases, como p-JNK, GSK3β e p-CDK5Tyr15 nos animais do grupo HF em comparação ao

CT. O aumento na atividade de JNK está estritamente relacionado ao aumento da resistência à

insulina (Hirosumi et al., 2002; Solinas, Becattini, 2017) e o aumento da resistência a este

hormônio está relacionada à redução da plasticidade neuronal e aumento na atividade GSK3

no hipocampo (Blázquez, Velázquez, Hurtado-carneiro, 2014; Zhou, 2012). Pesquisadores

sugerem que o aumento na atividade de GSK3 possa favorecer a fosforilação da proteína tau e

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aumento da síntese de βA (Wagner et al., 1996; Hooper, Killick, Lovestone, 2008; Darocha-

Souto et al., 2012;). A CDK5, por sua vez, é uma importante proteína que controla o ciclo

celular. Entretanto em situações de estresse celular, a CDK5 é fosforilada e assume sua forma

ativa, aumentando a fosforilação da tau, síntese de βA e apoptose neuronal (Liu et al. 2016).

Dessa forma, a CDK5 tem ganhado destaque como possível alvo terapêutico na prevenção da

DA (Liu et al., 2016). A inibição farmacológica de CDK5 aparentemente é capaz de suprimir a

neurotoxicidade induzida pela βA, demonstrando efeito neuroprotetor e satisfatório no

tratamento da DA ( Lopes, Oliveira, 2010; Crews et al., 2011). No presente estudo, o consumo

de fontes de ω3 se mostrou uma eficiente estratégia não farmacológica no controle dos

marcadores da DA no hipocampo de camundongos obesos e resistentes à insulina, uma vez que

foi encontrada redução no conteúdo de βA e p-tau, inibição das quinases envolvidas com a sua

fisiopatologia (GSK3 e CDK5) e aumento no conteúdo de IDE.

Evidências sugerem que o consumo de fontes de ω3 está relacionado tanto com a

redução da produção de βA, quanto aumento na sua degradação (Lim et al., 2005; Ren et al.,

2016). Os macrófagos de pacientes com DA ou com comprometimento cognitivo leve são

defeituosos na fagocitose de βA e têm baixa resistência à apoptose. Recente estudo in vitro que

isolou macrófagos de pacientes com comprometimento cognitivo leve e posteriormente os

tratou com ω3, demonstrou aumento na fagocitose βA, redução do estresse de retículo

endoplasmático e redução da apoptose (Olivera-Perez et al., 2017). Outro importante

mecanismo de depuração de βA é desempenhado pela IDE (Kurochkin, Guarnera, Berezovsky,

2018). Estudos sugerem que a IDE desempenha um papel crítico nos mecanismos que

interligam a hiperinsulinemia e o DM2 com a DA (Qiu, Folstein, 2006; Pivovarova et al., 2016).

Tanto o envelhecimento quanto a exposição excessiva ao ácido palmítico parecem afetar

negativamente a expressão da IDE, o que poderia favorecer a hiperinsulinemia e o aumento de

βA (Runyan et al., 1979; Du et al., 2010). Pesquisas vêm sendo realizadas a fim de

desenvolverem modulares específicos que aumentem a expressão e atividade central da IDE

(Pivovarova et al., 2016). Estudos in vitro sugerem que o DHA seria um potente estimulador

da expressão de IDE em culturas de células neuronais (Du et al., 2010). Estes resultados vão de

encontro aos achados do presente estudo, uma vez que o consumo da dieta FS estimulou

aumento na produção desta enzima, contribuindo para a redução do conteúdo de βA em

comparação ao grupo HF, mas sem afetar as concentrações séricas de insulina.

Outro fenômeno associado à obesidade e ao DM2 que se relacionada de forma

intermediária com a fisiopatologia da DA é o estresse de retículo endoplasmático (Hotamisligil,

2008; Tripathi, Pandey, 2012; Ohno, 2014). No presente estudo, foi observado aumento nas

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proteínas sensoras ao estresse de retículo, como a CHOP e a p-eIF2α. Acredita-se que o

aumento na fosforilação de eIF2α resulte em aumento na expressão de BACE1 e ATF4,

favorecendo ainda mais o aumento de βA e redução de p-CREB, um importante fator de

transcrição relacionado a manutenção da plasticidade neuronal e formação da memória de longo

prazo (Hur, Zhou, 2010; Sakamoto et al., 2011). Assim, a elevação crônica no conteúdo de p-

eIF2α poderia ser um dos fatores que contribuiu para o déficit cognitivo encontrado no grupo

HF. Por outro lado, o consumo de dieta FS foi eficaz em reduzir o conteúdo proteico de p-

eIF2α e CHOP, o que sugere amenização do estresse de retículo. Gao et al.(2016) ao

alimentarem cronicamente ratas Sprague-Dawley envelhecidas com dieta HF (14% de gordura

totais, sendo 10% proveniente da gordura suína) e dieta rica em ALA (14% de gorduras totais,

sendo 10% proveniente do óleo de linhaça), observaram melhoras cognitivas no teste do MWM

e redução nos depósitos de βA e p-tau no hipocampo dos animais que receberam elevadas doses

de ω3. Os pesquisadores afirmam que estes efeitos ocorreram em decorrência da redução da

ativação da via PERK/eIF2α e, consequentemente, redução de p-GSK3β, BACE1 e aumento de

p-CREB.

Outro processo intimamente relacionado com o surgimento da DA é a autofagia. Neste

trabalho, foi encontrado redução no processo autofágico nos animais que consumiram dieta HF,

devido à redução de LC3 e aumento de p62. A falha neste mecanismo pode ser prejudicial às

células do SNC, uma vez que a autofagia é um processo importante para a manutenção da

homeostase e a função celular (Hansen et al., 2018). Portanto, acredita-se que a depleção

crônica do processo autofágico é um dos principais fatores de risco associados à etiologia da

DA, devido ao aumento dos seus marcadores proteicos (βA e p-tau), à morte de neurônios e

degeneração axonal (Uddin et al., 2018). Estudos apontam o envelhecimento (Rubinsztein et

al. 2011) e o consumo excessivo de gordura saturada como uns dos principais fatores

responsáveis pela redução da autofagia em diversos tecidos, como fígado (Yang et al., 2010),

hipotálamo (Portovedo et al., 2015) e hipocampo (Zhuang et al., 2019). De forma interessante,

os animais do grupo FS apresentaram aumento da autofagia e de autofagolisossomos em

comparação aos animais do grupo HF. Inoue et al. (2017) ao desafiarem linhagens de células

microgliais (MG6) com LPS (lipopolissacarídeo) e posteriormente tratarem estas células com

EPA e DHA, também observaram aumento na proteína LC3 o que indica aumento do processo

de autofagia e possivelmente aumento na depuração das proteínas associadas ao surgimento da

DA.

Todas as alterações moleculares e estruturais encontradas no hipocampo dos animais

obesos que receberam dieta HF parecem justificar o défict cognitivo destes animais ao serem

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expostos ao teste do labirinto aquático em relação aos animais do grupo CT. Stranahan et al

(2008) ao ofertarem dieta hiperlipídica e hiperglicídica por 8 meses para ratos adultos,

observaram a presença de sinais clínicos similares ao diabetes, caracterizados pelo aumento

sérico de glicose, colesterol e triglicerídeos. Estes animais ao realizarem o teste de MWM

apresentaram declínio na aprendizagem espacial. Stranahan et al (2008) sugeriram que o

prejuízo cognitivo possa ser devido à redução da densidade dos dendritos, redução das sinapses

CA1 e concomitantes redução de BNDF no hipocampo destes animais. Estudos em humanos

também tem demonstrado correlação negativa entre o IMC e o desempenho cognitivo global.

Observa-se que o excesso de peso está associado ao prejuízo na função executiva e na memória

de curto prazo (Lokken et al., 2009; Mond et al., 2007; Nguyen, Killcross, Jenkins, 2014).

Dessa forma, este estudo reforça a hipótese de que a obesidade leva a alterações

moleculares que, em longo prazo, aceleram o surgimento da DA. Acredita-se que décadas antes

das manifestações clínicas desta doença, alterações moleculares já ocorram no SNC dos

indivíduos (Stranahan et al., 2008). Nesse sentido, medidas preventivas se tornam relevantes

no combate a esta doença neurodegenerativa, uma vez que os danos causados pela DA são

irreversíveis.

Muitas são as vias moleculares moduladas pelo ω3, porém, acredita-se que a via

primária de ação desses ácidos graxos na redução do risco da DA seja por meio da inibição das

vias inflamatórias. Nesse sentido, estudos apontam que os efeitos anti-inflamatórios do ω3

ocorram antes mesmo dele ser internalizado pela célula alvo (Oh et al., 2010). Dentre as

proteínas envolvidas, o GPR120 se destaca pela sua ação inicial na transdução dos sinalis

induzidos pelo ω3, interferindo nas vias inflamatórias (Oh et al., 2010; Oh, Olefsky, 2012). A

ativação deste receptor desencadeia resposta intracelular que resulta no recrutamento da

proteína β-arrestina-2, que interage fisicamente com NLRP3 (Yan et al., 2013) e TAB1 (Oh et

al., 2010), e dessa forma, poderia desarticula as vias do inflamassomo e as controladas pelos

receptores TLR4, IL-1β e TNF-α.

Antes do início dos testes com o receptor GPR120, análises preditivas de bioinformática

foram realizadas. Foi encontrada correlação positiva entre diversas proteínas controladoras do

processo inflamatório com o receptor GPR120, reforçando a hipótese que este receptor possa

agir como ferramenta do sistema imune, com sua transcrição sendo favorecida em situações de

estresse, ou pelo aumento do consumo de gordura saturada, ou mesmo pelo aumento do

processo inflamatório. Neste estudo, observou-se aumento no conteúdo proteico de GPR120

nos animais do grupo HF em comparação ao grupo CT. Esses dados corroboram com os

achados de Ichimura et al. (2012), onde a expressão de GPR120 no tecido adiposo de humanos

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foi significativamente maior em indivíduos obesos em comparação a eutróficos. Entretanto,

acredita-se que a ação anti-inflamatória do GPR120 só é possível frente ao estímulo de seu

agonista, a exemplo dos ácidos graxos da família ω3. Essa hipótese ganha força ao se confrontar

o conteúdo de GPR120 com o de p-TAK nos grupos HF e FS. O aumento do conteúdo proteico

de GPR120 no grupo HF não necessariamente refletiu maior ativação deste receptor, uma vez

que não houve redução na fosforilação de p-TAK1, com consequente desarme da via

inflamatória. Por outro lado, o aumento do conteúdo proteico de GPR120 no grupo FS foi

acompanhado por aumento em sua atividade, visto importante redução na fosforilação da p-

TAK1.

Yan et al.(2013) observaram que o tratamento de macrófagos derivados da medula

espinhal com EPA, DHA e com agonista sintético do GPR120 (GW9508), foi capaz de abolir

a ativação do inflamassomo, via a ativação do receptor GPR120. Tais evidências ajudam a

explicar os resultados encontrados no presente estudo, uma vez que o tratamento com fontes de

ω3 foi eficiente em aumentar o conteúdo de GPR120 e possivelmente aumentar a sua ativação,

devido a redução na ativação do inflamassomo e das proteínas envolvidas na cascata

inflamatória mediada por citocinas inflamatórias.

Embora as ações do GPR120 sejam conhecidas em diversos órgãos com ação

metabólica, este trabalho é pioneiro em demonstrar a presença e distribuição desta proteína no

hipocampo, assim como sua atividade como peça chave no desencadeamento das respostas

protetivas mediadas pelo ω3, em neurônios e astrócitos, contribuindo para a redução do risco

de surgimento da DA. Sua ação pode ser comprovada, parcialmente, pelo silenciamento do

GPR120 em cultura de células do tipo N2a. Ao tratar esta linhagem celular de forma aguda com

palmitato foi possível observar aumento das vias inflamatórias, com aumento de IL-1β, p-IKK,

p-JNK. De forma correlata, houve aumento de proteínas da via do estresse de retículo (p-eIF2

α) e da DA (β-amiloide). Em contrapartida, as células tratadas com ALA apresentaram inibição

nas vias citadas. De forma interessante, ao silenciar o GPR120 nas células N2a, os efeitos anti-

inflamatórios do ALA foram parcialmente abolidos.

6 CONCLUSÃO

O consumo crônico de dieta rica em ácidos graxos saturados foi capaz de induzir a

obesidade e gerar alterações metabólicas sistêmicas – como hipercolesterolemia, intolerância à

glicose e resistência à insulina – e também desencadear alterações moleculares no hipocampo

dos animais experimentais – como redução da autofagia, aumento de proteínas relacionadas à

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inflamação, resistência à insulina, estresse de retículo endoplasmático, apoptose e proteínas

associadas ao surgimento da DA. Houve importante neurodegeneração e maior déficit cognitivo

nos animais induzidos à obesidade por dieta hiperlipídica.

A substituição parcial da gordura suína por fontes de ácidos graxos poli-insaturados ω3

foi capaz de reestabelecer os níveis séricos de colesterol, reduzir a intolerância à glicose e

resistência à insulina. Além dos benefícios periféricos, o tratamento com fontes de ω3 modulou

vias moleculares no hipocampo relacionadas à inflamação, estresse de retículo, autofagia,

resistência à insulina, apoptose e vias associadas ao surgimento da DA. Os resultados

moleculares encontrados justificam menor neurodegeneração, com consequente melhora

cognitiva nos animais experimentais.

A presença do receptor GPR120 foi demonstrada em todas as regiões do hipocampo dos

animais experimentais, sendo que o consumo de fonte de ω3 foi capaz de aumentar seu

conteúdo e sua atividade. O silenciamento do receptor comprometeu a ação anti-inflamatória

do ácido graxo ω3.

Assim, os achados do presente estudo demonstram que o consumo de fontes de ômega

3 seria interessante estratégia para redução do risco do surgimento da DA e que tais efeitos se

devem, parcialmente, ao receptor GPR120 que se mostrou importante condutor da sinalização

anti-inflamatória intracelular favorecendo a homeostase de diversas vias associadas a esta

doença neurodegenerativa.

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ANEXO 1