A suplementação materna com naringina durante a gestação altera o estado redox e a funcionalidade mitocondrial no encéfalo da prole de ratas Wistar

Abstract

Ao longo das últimas décadas, um acumulado cada vez maior de evidências vem demonstrando que o consumo regular de polifenois leva a diversos benefícios para saúde em modelos experimentais e em estudos clínicos. Da mesma forma, a suplementação com naringina, um polifenol da classe dos flavonoides, é capaz de induzir neuroproteção e resgatar a neurogênese adulta em diferentes modelos experimentais de doenças do sistema nervoso central, principalmente por reduzir o estresse oxidativo e a disfunção mitocondrial. Tais dados causam um enorme impacto na percepção da população sobre o consumo dos suplementos ricos em polifenois, o que leva a altas taxas de consumo, inclusive entre mulheres gestantes, atingindo níveis de 57%. Não surpreendentemente, diversos trabalhos já começaram a demonstram que o consumo materno de polifenois durante a gestação pode levar a alterações metabólicas e funcionas na prole durante a vida adulta. Dessa forma, visto que a naringina é capaz de regular a sinalização redox e mitocondrial, nosso objetivo com o presente trabalho foi avaliar se a suplementação com a naringina durante a terceira semana de gestação pode induzir alterações redox e mitocondriais no encéfalo da prole durante o desenvolvimento pós-natal. Para isso, nós utilizamos ratas Wistar prenhas que foram divididas em dois grupos: controle e naringina (100 mg/kg/dia) e suplementadas via gavagem do dia gestacional 15 a 21. Após o nascimento a prole foi eutanasiada nos dias pós-natais 1, 7 e 21 e o cerebelo, hipocampo, córtex pré-frontal e corpo estriado foram coletados para as análises. Além disso também realizamos a coleta de sangue para perfil bioquímico e análise do desenvolvimento neuromotor nas duas primeiras semanas de vida da prole. Nossos resultados mostram que a suplementação materna com naringina levou ao aumento do colesterol total e HDL aos 21 de vida da prole, sem alterar os outros parâmetros metabólicos. Além disso, também observamos diversas alterações redox de forma região e sexo-específica no encéfalo da prole que se concentraram principalmente no período perinatal. No entanto, tais alterações não persistiram até o desmame, provavelmente pela redução da ativação do NRF2 que pode ter sido induzida no período da suplementação. Já as alterações mitocondriais encontradas no cerebelo demonstraram um caráter sexodependente durante o período perinatal e persistiram até o desmame. Aos 21 dias de vida, a prole nascida de ratas suplementadas com naringina apresentou maior funcionalidade mitocondrial, produção de superóxido e redução da proteína DRP1, indicando redução da fissão mitocondrial. Tais alterações foram acompanhadas pelo aumento da expressão da sirtuína 3 e redução da ativação da proteína AKT sem a indução de dano oxidativo às proteínas. Nossos achados indicam que a suplementação materna com naringina induziu uma adaptação metabólica no cerebelo da prole, onde ela foi capaz de estimular de forma persistente a respiração e metabolismo mitocondrial, levando a uma ativação da sirtuína 3 e uma alteração morfológica mitocondrial frente a tal adaptação. Assim, é importante considerar cuidadosamente o consumo de suplementos contendo altas doses de polifenois durante a gestação, visto que nossos dados demonstram que eles podem modular a sinalização, dinâmica e funcionalidade mitocondrial, e consequentemente interferir durante o processo de neurogênese e neurodesenvolvimento fetal.

During the last decades, an increasing body of evidence has been demonstrating that regular polyphenol consumption may induce several health benefits in both experimental and clinical studies. Similarly, naringin supplementation is also able to induce neuroprotection and improve adult neurogenesis in different models of central nervous system diseases, mainly by reducing oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Such a body of evidence cause a strong impact on the population’s perception of the consumption of polyphenol-rich supplements, which consequently leads to high rates of polyphenol supplement consumption, even among specific groups, such as pregnant women, who have consumption rates of polyphenol-rich supplements of up to 57%. Not surprisingly, several experimental and clinical studies have stater to report that high polyphenol intake during gestation may induce metabolic and functional alterations in the offspring even during postnatal development. Considering the above information, the main objective of the present work was to evaluate if maternal naringin supplementation during the third week of pregnancy could induce redox and mitochondrial alterations in the offspring’s brain during their postnatal development. We used pregnant Wistar rats that were divided into two groups: control and naringin (100 mg/kg/day) and were orally supplemented from gestational day 15 until gestational day 21. On postnatal days 1, 7, and 21 the offspring were euthanized, and the cerebellum, hippocampus, prefrontal cortex, and striatum were dissected. Moreover, we also collected the offspring and mother’s trunk blood for metabolic profiling and evaluated the physical and neuromotor offspring’s development during the first two weeks of life. Our results showed that the maternal naringin supplementation increased the offspring’s total cholesterol and HDL levels but did not affect the other blood parameters analyzed. In addition, we also observed several redox alterations in a sex and region-specific manner in the offspring’s brain, that were mainly found during the perinatal period. However, such alterations did not persist up to weaning age, probably because of the reduced NRF2 activation that was once triggered by naringin during the third week of gestation. On the other hand, the mitochondrial alterations found in the pups’ cerebellum during the perinatal period were mostly sex-dependent and persisted up to postnatal day 21, in which they affected both sexes. At weaning age, the offspring born from supplemented rats showed increased mitochondrial functionality, superoxide production e reduced DRP1 protein content, suggesting reduced mitochondrial fission. Such alterations were accompanied by a 2-fold increase in sirtuin 3 protein content, reduced AKT activation, and no protein oxidative damage. Therefore, our findings suggest that maternal naringin supplementation induced a metabolic adaptation in the offspring’s cerebellum probably by persistently stimulating the mitochondrial respiration and metabolism during the prenatal period. Such a stimulation consequently led to the sirtuin 3 activation and an alteration in the mitochondrial morphology to meet the metabolic adaptation. In conclusion, the data highlight the importance of carefully considering whether high polyphenol supplementation should be advised or not during gestation since our findings showed that naringin was capable to modulate the redox and mitochondrial signaling, which may consequently interfere during fetal neurogenesis and neurodevelopment.