Jejum intermitente profilático promove adaptações mitocondriais influenciando a conectividade metabólica cerebral após um traumatismo cranioencefálico grave

Abstract

Introdução: O traumatismo cranioencefálico (TCE) está associado a um metabolismo cerebral e conectividade metabólica prejudicados, culminando na neurodegeneração através de vários mecanismos associados à mitocôndria. O jejum intermitente (IF) é uma abordagem dietética reconhecida por causar reprogramação metabólica cerebral, melhorando assim a função cognitiva. Objetivos: Acessar o potencial profilático de uma estratégia de IF em camundongos para restringir os déficits neuroenergéticos e cognitivos que se seguem ao TCE grave. Métodos: Camundongos C57BL / 6J foram submetidos à dieta ad libitum (ALD) ou protocolo de IF em dias alternados durante 20 dias. Após 48 horas, os camundongos foram submetidos ao impacto cortical controlado (CCI) grave, resultando em três grupos experimentais: SHAM e CCI (ALD) ou IF (IF anterior mais CCI). Resultados: Cinco dias após a lesão, o CCI apresentou comprometimento da captação de glicose e conectividade metabólica, efeito que foi prevenido pelo IF. Além disso, o IF preveniu a disfunção mitocondrial, o inchamento mitocondrial pelo cálcio e alterações no potencial da membrana mitocondrial induzida pelo CCI. Além disso, a produção aumentada de H2O2 mitocondrial induzida por CCI foi atenuada por IF, culminando em viabilidade celular preservada. Esses defeitos metabólicos foram refletidos no comprometimento da memória espacial induzido pelo CCI que foi prevenido pelo IF. Conclusão: O IF modulou vários mecanismos subjacentes associados à progressão da lesão após TCE grave, prevenindo o comprometimento mitocondrial e cognitivo, e melhorando a conectividade metabólica. Esses resultados expandem a literatura e fornecem novas evidências funcionais e moleculares fortalecendo os efeitos benéficos atribuídos do IF à saúde geral do cérebro e seus benefícios profiláticos ao TCE.

Introduction: Traumatic Brain Injury (TBI) is associated with impaired brain metabolism and metabolic connectivity, culminating in neurodegeneration through several mitochondria –associated mechanisms. Intermittent Fasting (IF) is a recognized dietary approach, which causes brain metabolic reprograming, thereby improving brain metabolism and cognitive function. Objectives: Access the prophylactic potential of a IF strategy in mice to restrain the neuroenergetic and cognitive deficits that follows severe TBI. Methods: C57BL/6J mice underwent ad-libitum diet (ALD) or intermitent (alternating day) fasting protocol during 20 days. After 48-hours, mice were assigned to sham or severe controlled cortical impact (CCI) resulting in three experimental groups: SHAM and CCI (ALD) or IF (previous IF plus CCI). Results: Five days after injury, CCI presented impaired glucose uptake and metabolic conectivity, an effect prevented by IF. Additionally, IF prevented mitochondrial dysfunction, impaired calcium metabolism and mitochondrial membrane potential dynamics induced by CCI. Also, increased CCI-induced mitochondrial H2O2 production was attenuated by IF, culminating in preserved cell viability. These metabolic effects were reflected in CCI-induced impairment in spatial memory, which was prevented by IF. Conclusion: In conclusion, IF modulated several underlying mechanisms associated with injury progression following severe TBI, preventing both metabolic and cognitive impairment. These results expand the literature and provide functional and molecular pieces of evidence strengthening the attributed beneficial effects of IF to overall brain health and its prophylactic benefits to TBI.