Dos Santos, Tanila Wood, 1987, Ribeiro, Marcelo Lima, Velloso, Licio Augusto, Ortega, Manoela Marques, Sartorato, Edi Lúcia, Ferraz, Lucio Fabio Caldas, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular, and UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Orientador: Marcelo Lima Ribeiro Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A obesidade é um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas e morte prematura. Das estratégias utilizadas atualmente para a redução e controle do peso corporal, o uso de compostos naturais tem demonstrado potenciais efeitos tanto na redução do peso quanto no perfil metabólico. Nesse sentido, resultados anteriores publicados por nossa equipe demonstraram que a EM, apresentou resultados promissores concernentes à modulação da adipogênese e obesidade in vitro e in vivo, respectivamente, bem como efeito termogênico. Entretanto, os mecanismos regulatórios exercidos por esta no controle da obesidade permanecem pouco esclarecidos. Assim, o presente estudo investigou os possíveis efeitos da EM sobre função mitocondrial. Para tanto, foram realizadas análises in vitro utilizando linhagem celular C2C12 previamente tratadas com EM, na qual foi mensurada a OCR, indicativa de metabolismo celular. Adicionalmente, genes envolvidos nas vias de biogênese mitocondrial e termogênese foram investigados. Análises in vivo também foram conduzidas em modelo de obesidade induzida por DH, submetidos a 8 semanas de intervenção diária com EM. Acompanhamento semanal de ingestão de ração e respirometria foram realizados. Ao final do tratamento, análises de expressão de genes envolvidos na biogênese mitocondrial e termogênese, foram feitas em TAM e músculo esquelético. Os resultados mostraram que a EM estimulou efetivamente o metabolismo energético mitocondrial em células C2C12, através da ativação de genes envolvidos na biogênese mitocondrial (Ampk, Mttfa, Nrf1) e termogênese (Ucp-1 e Ucp-3), bem como aumentou a OCR, sugerindo melhora na função mitocondrial nessa linhagem. In vivo, dados encontrados no modelo de obesidade induzida por dieta hiperlipídica mostraram que a ingestão regular de EM reduziu o peso corpóreo do grupo DH+EM, quando comparado ao grupo DH. A perda de peso observada nesse grupo não foi relacionada à redução da ingestão alimentar. Adicionalmente, os dados antropométricos indicaram redução significativa nos pesos de gordura epididimal, perirrenal, subcutânea e mesentérica e fígado, em relação ao grupo DH. Além disso, os dados respirométricos indicaram aumento significativo nos parâmetros de VO2, VCO2, RER e GEB no grupo DH+EM, sugerindo que a EM foi capaz de estimular o gasto energético. Dados de expressão gênica em TAM e músculo esquelético mostraram aumento da expressão de Ucp-1 e Ucp-3 nos animais tratados com erva mate sugerindo efeito termogênico. Além disso, houve indicativos de estímulo de biogênese mitocondrial bem como melhora da atividade de fosforilação oxidativa, conforme evidenciados pelo aumento da expressão de gênica de Nrf-1, Mttfa, Pgc-1alfa e Sirt-1 e proteica de SIRT-1, p-AMPK, UCP-1, UCP-3 e OXPHOS em ambos os tecidos dos animais pertencentes ao grupo DH+EM. Resumidamente, os resultados do presente estudo, reafirmam a EM como uma excelente candidata na estratégia de combate à obesidade. Complementarmente ao seu potencial anti adipogênico, previamente comprovado, o presente trabalho constatou sua eficácia sobre desequilíbrios mitocondriais observados na obesidade, mediante a restauração da função mitocondrial e consequente melhora do metabolismo energético, benefícios que evidentemente culminaram no aumento do gasto energético, perda de peso e gordura corporal no modelo utilizado Abstract: Obesity is a major risk factor for the development of chronic diseases and premature death. From the strategies currently used for the reduction and control of body weight, the use of natural compounds has demonstrated potential effects in both weight reduction and metabolic profile. In this sense, previous results published by our team demonstrated that YM presented promising effects concerning the modulation of adipogenesis and obesity in vitro and in vivo, respectively, as well as thermogenic activity. However, the regulatory mechanisms exercises by YM in the control of obesity remain unclear. Thus, the present study investigated the possible effects of YM on mitochondrial function. For this, in vitro analyzes were performed using a C2C12 cell line previously treated with YM, in which was measured the OCR, indicative of cellular metabolism. Additionally, genes involved in the pathways of mitochondrial biogenesis and thermogenesis were investigated. In vivo analyzes were conducted in high fat diet- induced obese mice, submitted to 8 weeks of daily YM intervention. The food intake was monitored weekly and respirometric tests were performed. At the end of the treatment, analyzes of the expression of genes involved in mitochondrial biogenesis and thermogenesis were developed in BAT and skeletal muscle. The results showed that YM effectively stimulated mitochondrial energy metabolism in C2C12 cells, through the activation of genes involved in mitochondrial biogenesis (Ampk, Mttfa, Nrf1) and thermogenesis (Ucp-1 and Ucp-3), as well as increased OCR, suggesting an improvement in mitochondrial function in this lineage. In vivo, data showed that regular intake of YM reduced the body weight of the HFD + YM group when compared to the HFD group. The weight loss observed in this group was not related to the reduction in food intake. Additionally, the anthropometric data indicated a significant reduction in epididymal, perirenal, subcutaneous and mesenteric fat and liver weights, in relation to the HFD group. In addition, respirometric tests indicated a significant increase in VO2, VCO2, RER and EE parameters in the HFD + YM group, suggesting that YM was able to stimulate energy expenditure. Gene expression data in BAT and skeletal muscle showed increased expression of Ucp-1 and Ucp-3 in animals treated with YM suggesting thermogenic effect. In addition, there were indications of mitochondrial biogenesis stimulation as well as enhancement of oxidative phosphorylation activity as evidenced by increased of Nrf-1, Mttfa, Pgc-1alpha and Sirt-1 and SIRT-1, p- AMPK, UCP-1, UCP-3 and OXPHOS in both tissues of animals of the HFD + YM group. Briefly, the results of this study reaffirm YM as an excellent candidate in the strategy to obesity management. In addition to its anti-adipogenic potential, previously proven, the present study confirmed its efficacy on mitochondrial imbalances observed in obesity, through the restoration of mitochondrial function and consequent improvement in energy metabolism, benefits that evidently culminated in increased energy expenditure, weight loss and body fat in this model Doutorado Genética Animal e Evolução Doutora em Genética e Biologia Molecular CAPES