Alterações comportamentais e metabólicas induzidas pela administração crônica de frutose em camundongos

Abstract

A adição de frutose na alimentação aumentou em, pelo menos, 25% nos últimos 30 anos, como consequência da adição de açúcares à dieta, como por exemplo, açúcar de mesa e xarope de milho rico em frutose. Evidências clínicas e não-clínicas mostraram que o alto consumo de bebidas açucaradas ricas em frutose está diretamente relacionado ao desenvolvimento da obesidade e suas consequências, e.g., síndrome metabólica. Mais recentemente, tem havido um crescente interesse nos possíveis efeitos colaterais da frutose no sistema nervoso central (SNC), com evidências de que distúrbios metabólicos podem afetar a sinalização da insulina no cérebro e contribuir para o desenvolvimento de comprometimento cognitivo, transtornos do humor e mudanças na plasticidade sináptica. Assim, o objetivo do presente estudo foi caracterizar as alterações comportamentais (ou seja, cognitivas e emocionais) e metabólicas induzidas pela administração crônica de frutose em camundongos Swiss machos e fêmeas. Para tanto, foram utilizados 60 camundongos machos e 60 camundongos fêmeas, com três meses de idade, ao início dos experimentos. Os animais receberam, durante 8 semanas, água potável (filtrada) ou água potável contendo frutose (a uma concentração de 15 % ou 30% p / v) ad libitum. Todos os animais tiveram livre acesso à dieta padrão de roedores. Após o período de 8 semanas, os animais foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais na seguinte ordem: campo aberto, reconhecimento de objetos, labirinto em T, teste da borrifagem de sacarose, suspensão pela cauda e labirinto em cruz elevado. Observou-se que o consumo consumo crônico de frutose em uma concentração de 15% não induziu alterações na memória e aprendizado dos animais, entretanto refletiu em comportamento anedônico em camundongos machos e fêmeas. Ademais, em termo metabólico, houve apenas um aumento na concentração plasmática de colesterol em camundongos fêmeas. Por outro lado, o protocolo experimental com a concentração de 30% de frutose induziu comprometimento cognitivo e alterações do tipo ansiogênica e do tipo depressiva em camundongos fêmeas e machos. O consumo crônico de frutose também induziu significativo ganho de peso, hipercolesterolemia, hipertriacilglicerolemia e intolerância à glicose em camundongos machos e fêmeas. Além disso, o consumo de frutose, na concentração de 30%, aumentou a variação da pressão arterial média em resposta a agentes vasoconstritores e diminuiu tal variação em resposta a agentes vasodilatores. Tal alteração foi relacionada a uma maior densidade do receptor AT1 no leito mesentérico dos animais. Em conjunto, os resultados enfatizam que, além das alterações metabólicas, o consumo crônico de frutose também pode desencadear importantes mudanças comportamentais, isto é, emocionais e cognitivas em roedores. Há várias ressalvas ao se extrapolar os resultados de modelos animais para possíveis efeitos da frutose sobre o comportamento humano, mas o presente estudo propõe um modelo experimental para o estudo futuro dos possíveis mecanismos neurais subjacentes.<br>

Abstract : The addition of fructose in the feed has increased by at least 25% in the past 30 years, especially by the addition of sugars to the diet, e.g., table sugar and fructose rich corn syrup. Clinical and nonclinical evidence has shown that the high consumption of sugary beverages rich in fructose is directly related to the development of obesity and its consequences, e.g., metabolic syndrome. More recently, there has been increasing interest in the potential side effects of fructose on the central nervous system (CNS), with evidence that metabolic disorders may affect insulin signaling in the brain and contribute to the development of cognitive impairment and changes in synaptic plasticity. Thus, the aim of the present study was to characterize the behavioral (i.e., cognitive and emotional) and metabolic changes induced by chronic fructose administration in male and female Swiss mice. For this purpose, 60 male and 60 female mice, with three months old, were used at the beginning of the experiments. The animals received, for 8 weeks, drinking water (filtered) or drinking water containing fructose (at a concentration of 15% or 30% w / v) ad libitum. All animals had free access to standard rodent diet. After the 8-week period, the animals were submitted to a battery of behavioral tests in the following order: open field, object recognition, T-maze, splash test, tail suspension and elevated plus maze. It was observed that chronic consumption of fructose at a concentration of 15% did not induce cognitive deficits, although reflected in depressive behavior in males and females. In addition, regarding the metabolic data, it was observed only an increase in the plasma cholesterol levels in females. On the other hand, in the protocol at a concentration of 30%, it was observed that the chronic consumption of fructose induced cognitive impairments and anxiogenic and depressive-like changes in female and male mice. Moreover, the chronic consumption of fructose induced a significant weight gain, hypercholesterolemia, hypertriacylglycerolemia and glucose intolerance in male and female mice. Finally, fructose consumption increased the mean variation of blood pressure in response to vasoconstricting agents and decreased the variation in response to vasodilator agents. This alteration was associated with a higher density of the AT1 receptor in the mesenteric bed of the animals. Collectively, the results emphasize that, in addition to metabolic changes, chronic consumption of fructose may also trigger important behavioral, i.e., emotional and cognitive changes in rodents. There are several caveats when extrapolating the results of animal models for putative effects of fructose on human behavior, but the present study proposes an experimental model for the future study of the possible underlying neural mechanisms.