Avaliação dos corpos cetônicos no metabolismo energético em ratos machos e fêmeas durante o período neonatal

Abstract

sistema nervoso central (SNC) tem a capacidade de alternar a utilização de diferentes substratos energéticos, sendo eles a glicose, corpos cetônicos (CC) e lactato. Em situações hipoglicêmicas, essa alternância evita prejuízos no metabolismo celular e futuros déficits cognitivos, motores, ou até mesmo à morte. Dados da literatura confirmam a existência de diferenças morfológicas, comportamentais, bioquímicas e fisiológicas entre os sexos, indicando uma maior vulnerabilidade para o sexo masculino em relação aos distúrbios do neurodesenvolvimento. Assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o metabolismo energético, com enfoque na utilização CC, durante o neurodesenvolvimento de animais sadios e investigar possíveis respostas sexo-específicas. Para isso, foram utilizados ratos Wistar de ambos os sexos, nos dias pós-natais 1, 7, 14, 21 e 60. Foram realizadas, no hipocampo, análises bioquímicas focadas no imunoconteúdo dos transportadores de CC (MCT1, MCT4, MCT2) e glicose (GLUT1 e GLUT3). Além disso, foi feita a dosagem de glicose, lactato e beta-hidroxibutirato (BOHB) no hipocampo, no soro e no líquido cerebrospinal. Após, estimativa da a utilização do BOHB como substrato energético, foi medida a atividade da enzima beta-hidroxibutirato desidrogenase (BHD) no fígado e no hipocampo. Para a análise morfológica das células neurais e os seus respectivos transportadores no hipocampo, foi realizada a dupla marcação por imunofluorescência conforme segue: oligodendrócitos com MCT1 e GLUT1, astrócitos com MCT4 e GLUT1, e neurônios com MCT2 e GLUT3. Nossos resultados evidenciam que, até a primeira semana pós-natal, o lactato e o BOHB acumulados durante o período gestacional tardio foram responsáveis por manter o metabolismo energético cerebral. Devido à lactação, os animais no DPN14 utilizaram principalmente o BOHB como substrato, seguidos por uma fase de transição durante o desmame. Além disso, foi confirmado que os animais adultos apresentaram um predomínio glicolítico. Por fim, as fêmeas apresentaram maior imunoconteúdo de MCT2 e GLUT3, o que pode resultar em maior eficiência na captação e utilização dos substratos energéticos, e garantir uma vantagem metabólica, em relação aos machos, frente a insultos cerebrais. Além de confirmar a alternância de substratos durante a maturação cerebral, essas descobertas ressaltam que as fêmeas utilizam de forma mais eficiente as moléculas energéticas. Isso confere vantagens relacionadas ao dimorfismo sexual na prevenção de deficiências metabólicas em diferentes estágios do desenvolvimento cerebral.

The central nervous system (CNS) can alternate the use of different energy substrates, including glucose, ketone bodies (KBs), and lactate. In hypoglycemic situations, this alternation prevents damage to cell metabolism and future cognitive and motor deficits, or even death. Data from the literature confirms the existence of morphological, behavioral, biochemical, and physiological differences between the sexes, indicating that males are more vulnerable to neurodevelopmental disorders. The aim of this study was therefore to evaluate energy metabolism, with a focus on CC utilization, during neurodevelopment in healthy animals and to investigate possible sex-specific responses. To this end, Wistar rats of both sexes were used on postnatal days 1, 7, 14, 21, and 60. Biochemical analyses were carried out in the hippocampus, focusing on the immunocontent of the CC (MCT1, MCT4, MCT2) and glucose (GLUT1 and GLUT3) transporters. In addition, glucose, lactate, and beta-hydroxybutyrate (BOHB) were measured in the hippocampus, serum, and cerebrospinal fluid. After estimating the use of BOHB as an energy substrate, the activity of the enzyme beta-hydroxybutyrate dehydrogenase (BHD) was measured in the liver and hippocampus. For the morphological analysis of the neural cells and their respective transporters in the hippocampus, double immunofluorescence labeling was performed as follows: oligodendrocytes with MCT1 and GLUT1, astrocytes with MCT4 and GLUT1, and neurons with MCT2 and GLUT3. Our results show that, until the first postnatal week, the lactate and BOHB accumulated during the late gestational period were responsible for maintaining cerebral energy metabolism. Due to lactation, the animals at DPN14 mainly used BOHB as a substrate, followed by a transition phase during weaning. In addition, it was confirmed that adult animals showed a glycolytic predominance. Finally, females showed a higher immunocontent of MCT2 and GLUT3, which may result in greater efficiency in the capture and utilization of energy substrates, and ensure a metabolic advantage over males in the face of brain insults. In addition to confirming the alternation of substrates during brain maturation, these findings emphasize that females use energy molecules more efficiently. This confers advantages related to sexual dimorphism in preventing metabolic deficiencies at different stages of brain development.