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. 2019 Sep 20;18:eAO4876. doi: 10.31744/einstein_journal/2020AO4876
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Sericin as treatment of obesity: morphophysiological effects in obese mice fed with high-fat diet

Regina Inês Kunz 1, Angélica Novi Capelassi 2, Ana Cláudia Paiva Alegre-Maller 2, Maria Lúcia Bonfleur 2, Lucinéia de Fátima Chasko Ribeiro 2, Rose Meire Costa 2, Maria Raquel Marçal Natali 3
PMCID: PMC6905161  PMID: 31576909

ABSTRACT

Objective

To investigate the effects of sericin extracted from silkworm Bombyx mori cocoon on morphophysiological parameters in mice with obesity induced by high-fat diet.

Methods

Male C57Bl6 mice aged 9 weeks were allocated to one of two groups - Control and Obese, and fed a standard or high-fat diet for 10 weeks, respectively. Mice were then further subdivided into four groups with seven mice each, as follows: Control, Control-Sericin, Obese, and Obese-Sericin. The standard or high fat diet was given for 4 more weeks; sericin (1,000mg/kg body weight) was given orally to mice in the Control-Sericin and Obese-Sericin Groups during this period. Weight gain, food intake, fecal weight, fecal lipid content, gut motility and glucose tolerance were monitored. At the end of experimental period, plasma was collected for biochemical analysis. Samples of white adipose tissue, liver and jejunum were collected and processed for light microscopy analysis; liver fragments were used for lipid content determination.

Results

Obese mice experienced significantly greater weight gain and fat accumulation and had higher total cholesterol and glucose levels compared to controls. Retroperitoneal and periepididymal adipocyte hypertrophy, development of hepatic steatosis, increased cholesterol and triglyceride levels and morphometric changes in the jejunal wall were observed.

Conclusion

Physiological changes induced by obesity were not fully reverted by sericin; however, sericin treatment restored jejunal morphometry and increased lipid excretion in feces in obese mice, suggesting potential anti-obesity effects.

Keywords: Bombyx mori; Obesity/drug therapy; Sericins/therapeutic use; Liver; Intestine, small; Jejunum; Diet, high-fat; Mice

INTRODUCTION

Obesity is a global epidemic characterized by excess body fat and cardiometabolic complications resulting from excess intake of calories, sugar, salt and fat combined with increasingly passive labor and entertainment activities.1

The small intestine is responsible for effective absorption and processing of ingested nutrients.2 , 3 It is also the first organ to be exposed to food energy4 and is capable of functional and morphological adaptation in response to ingested food quantity and quality.5 Obesity, particularly when induced by high-fat and/or high-calorie diets, has been shown to affect intestinal wall components.3 , 5 , 6

Along with fat tissue changes and occasional small intestine adaptations, obesity per se is a risk factor for other conditions, including non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) - the most common chronic disease affecting the liver.7 , 8

Lifestyle changes, such as improved dietary habits and physical activity practice, are the major therapeutic alternatives for obesity and NAFLD.7 , 9 However, individual responses to these strategies may not suffice.10

In these settings, potential natural anti-obesity agents with less adverse effects, such as the biopolymer sericin produced by the silkworm Bombyx mori ( Lepidoptera, Bombycidae ), are being increasingly sought after.7 , 11 Sericin is a natural, highly hydrophilic globular protein, with molecular weight ranging from 20 to 400kDa, which, together with fibroin, forms the silk thread.12 Physicochemical characteristics of the sericin molecule have been associated with several properties with potential biologic applicability.12 - 14

Combined sericin and high-fat diet intake has been associated with improved glucose tolerance and hypolipidemic effects,15 increased high density lipoprotein (HDL) levels and regulation of cytokine production by fat tissues, leading to reduced leptin, resistin and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) levels, and increased plasma adiponectin levels.16 Inhibition of cholesterol absorption by intestinal cells17 and antioxidant properties18 have also been reported. Sericin is thought to be a highly promising obesity prevention strategy; however, its therapeutic effects on established obesity and related comorbidities remain to be determined.

OBJECTIVE

To investigate the effects of sericin on plasmatic parameters and adipose, hepatic and intestinal tissue morphology in mice with fat-rich diet-induced obesity.

METHODS

This study was conducted at Universidade Estadual do Oeste do Paraná from July 2014 to December 2016.

Sericin extraction and amino acid content determination

Sericin was extracted from Bombyx mori cocoons obtained from the silk farming company BRATAC S.A (Londrina, PR, Brazil). Cocoons were cut into pieces measuring approximately 1cm2 and sericin extraction (6g of cocoon per 100mL of distilled water) performed under high temperature and pressure conditions (120°C and 1kgf/cm2 respectively) in autoclave (CS 30, Prismatec, Itu, SP, Brazil) for 60 minutes. No chemical additives were used. Fibroin was separated using an 18-mesh sieve; sericin solution was frozen (-20°C) and sericin powder obtained by freeze-drying (LT 1000, Terroni Equipamentos Ltda., São Carlos, SP, Brazil).

Sericin soluble amino acid content was determined by ultra-performance liquid chromatography (UPLC). UPLC was run at Laboratório de Bioquímica e Biofísica do Instituto Butantan (São Paulo, SP, Brazil) using a C18 reverse phase analytical column coupled to a detector with wavelength detection set at 214nm.

Animals and diet

Procedures in this study were approved by the institutional Animal Ethics Committee (April 11th, 2014).

Male C57Bl/6 mice aged 9 weeks on average and weighing 26.9±2.2g were used. Mice were housed in a controlled environment (23 to 25°C and 12-hour light-dark cycle) and allocated to one of two groups following a one-week acclimation period, as follows: Control (n=14) – standard rodent diet (Algomix®, Algomix Agroindustrial Ltda., Ouro Verde do Oeste, PR, Brazil) and water; Obese Group (n=14) – fat-rich diet and water. Diets were fed for 10 weeks and mice then further divided into four experimental groups according to sericin treatment (Control, Control-Sericin, Obese and Obese-Sericin) and comprising seven mice each. Water, standard rodent diet and the fat-rich diet were fed ab libitum throughout the experimental period.

Fat-rich diet ingredients were outsourced from Prag Soluções (Jaú, SP, Brazil) and consisted of 30.07% corn starch, 14% casein, 12% sucrose, 4% soil bean oil, 5% microcrystalline cellulose, 3.5% AIN-93M mineral mix, 1.0% AIN-93M vitamin mix, 0.18% L-cystine, 0.25% choline bitartrate, and 30% lard. Feed containing 32.21% of carbohydrate, 10.6% of protein and 57.2% of lipid was given in pellet form.

Sericin treatment (Control-Sericin and Obese-Sericin groups) was introduced following a 10-week period of consumption of the standard or fat-rich diet. Sericin (1,000mg/kg of body weight) was fed daily at the same hour, for 4 consecutive weeks. Sericin was fed by gavage and the daily dose diluted in 300μL of 0.9% saline. Control and Obese Group mice were fed 300μL of pure 0.9% saline by gavage.

Body weight measurement, feed intake control and fecal sampling

Individual body weight was monitored weekly. In the last week of the experimental period, mice were placed in individual metabolic cages for three consecutive 12-hour periods for feed intake determination. Mean feed intake was then calculated and fecal samples collected, weighed, frozen and used for total lipid content determination.19

Bowel transit time test

Mice were fed 300µL of marker consisting of 3g of carmine in 50mL of 0.5% ethylcellulose. Marker was fed by gavage four days prior to euthanasia. Bowel transit time determination was based on time from gavage to first stained (pink-red) fecal pellet output.20

Oral glucose tolerance test

Mice were submitted to oral glucose tolerance test (oGTT) two days prior to euthanasia. After 8 hours of fasting, mice were weighed and blood samples collected form the tail for fasting glucose level determination (time point 0) using a glucometer (Accu-Chek Active®, Roche Diagnóstica Brasil Ltda., SP, Brazil). Mice were then fed glucose (2g/kg of body weight) by gavage and glucose levels measured within 15, 30, 60 and 120 minutes of administration. The area under the curve (AUC) was calculated per mouse using GraphPad Prism 6.0 software.

Plasma level determinations

Mice were submitted to a 12-hour fasting period, anesthetized with ketamine hydrochloride and xylazine (100mg/kg and 10mg/kg respectively) via the intraperitoneal route, and euthanized by exsanguination via the orbital plexus using a heparinized capillary. Blood samples were spun (10,000rpm/10 minutes at 4ºC) and the plasma fraction extracted. Triglyceride and total cholesterol levels and alanine and aspartate aminotransferase (ALT and AST) levels were measured using commercial kits (Laborclin®, Bioliquid, PR, Brazil and Analisa®, Gold Analisa Diagnóstica Ltda., Belo Horizonte, MG, Brazil, respectively) according to manufacturer’s instructions. Glucose levels were measured using a glucometer.

Obesity assessment

At the end of the 14-week experimental period and at the age of 160 days, on average, mice were weighed and the retroperitoneal and periepidydimal fat pads removed and weighed for obesity determination.

Morphological studies

Retroperitoneal and periepidydimal fat samples were fixed using 4% paraformaldehyde in phosphate buffer saline (PBS) for 24 hours, dehydrated in increasing concentrations of alcohol, diaphanized in xylol and embedded in paraffin. Tissue sections (5µm-thick) were stained with hematoxylin and eosin (HE). An area corresponding to 100 randomly distributed adipocytes was measured per section (10 points each) per fat type per animal using Image Pro Plus® 6.0 software (Media Cybernetics, USA).

The liver was removed from the abdominal cavity and weighed for hepatic mass determination. Samples from the right lobe were collected, fixed using 4% paraformaldehyde in PBS for 24 hours, then processed for paraffin embedding. Tissue sections (5µm thick) were stained with hematoxylin and eosin (HE) or Masson’s trichrome (overall morphology and connective tissue analysis, respectively). Steatosis was graded zero to 3 Kleiner et al.,21 in a double-blind fashion, as follows: 0, up to 5%; 1, 5 to 33%; 2, 33 to 66% and 3, over 66%.

The small intestine was stretched out and the total length measured. Jejunal samples were opened at the mesenteric border, fixed using 4% paraformaldehyde in PBS for 24 hours, then submitted to routine histological processing for paraffin embedding. Semi-serial 6µm-thick sections were stained with HE for morphological and morphometric analysis, or with the periodic acid-Schiff histochemical method for goblet cell count.

Morphometric analysis of jejunal samples was conducted using previously calibrated Image Pro Plus® 6.0. Intestinal wall thickness and villus height were measured under 200x magnification; measurements were made at 10 randomly selected points, 30µm apart per section, totaling up 50 measurements per animal. Tunica muscularis thickness, crypt depth and villus width were measured under 400x magnification (50 measurements per animal per analysis).

Goblet cells were counted in intestinal villi. The number of goblet cells and the total number of cells on the one side of the villus were counted up to approximately 1,500 cells per animal. Therefore, the percentage of goblet cells corresponded to the total goblet cell count adjusted for the total cell count.

Hepatic lipid profile determination

Liver fragments weighing approximately 500mg were collected from each mouse and immediately frozen. Hepatic lipids were then extracted19 and cholesterol and triglyceride levels determined using the same kits employed for plasma level determinations.

Statistical analysis

Results were expressed as mean±standard error of the mean and analyzed using GraphPad Prism 6.0 software. Data normality was confirmed using the Shapiro-Wilk test; two-way Analysis of Variance (ANOVA) followed by the Tukey’s post-hoc test were then performed. The level of significance was set at p<0.05.

RESULTS

Sericin amino acid content

Sericin chromatographic profile (UPLC) revealed 17 amino acids, with higher percentages of serine, glycine and aspartic acid ( Table 1 ).

Table 1. Serin amino acid content.

Amino acid Molar percentage
Aspartic acid 14.5
Glutamic acid 4.85
Serine 30.37
Glycine 27.16
Hystidine 2.31
Arginine 2.55
Threonine 1.97
Alanine 0.73
Proline 2.61
Tyrosine 2.89
Valine 1.47
Methionine 0.19
Cysteine 0.84
Isoleucine 0.81
Leucine 2.54
Phenylalanine 0.17
Lysine 4.04

Body weight changes

Mice fed the fat-rich diet experienced significant body weight gain from the second week to the end of the 14-week experimental period compared to mice fed the standard diet ( Figure 1A ). The fat-rich diet significantly reduced feed intake compared to the standard diet ( Figure 1B ), in spite of increased adiposity, as shown in mice abdominal cavity images ( Figure 1C ).

Figure 1. Body weight changes. Graph displaying body weight changes (A) and feed intake (B), and photographic images of the inner aspect of the abdominal cavity of C57Bl6 mice (C).

Figure 1

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). * p<0.01 compared to CT and CT-S; two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

Bowel transit time, fecal weight and fecal lipid content

Diet-induced obesity and sericin treatment did not interfere with mice bowel transit time ( Figure 2A ); however, the fecal volume was significantly smaller in mice fed the fat-rich diet. This was directly related to lower feed intake in these groups, regardless of sericin treatment ( Figure 2B ). Fecal lipid content was also higher in the Obese-Sericin Group compared to mice fed the standard diet ( Figure 2C ).

Figure 2. Analysis of bowel transit time and fecal parameters. Bowel transit time (A), fecal weight (B), fecal lipid content (C).

Figure 2

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). * p<0.01 compared to CT and CT-S. Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

Oral glucose tolerance test

As shown in figure 3A , glucose peak during the oGTT occurred at 15 minutes in mice in all groups, with gradual drop over the course of the test and normalization within 120 minutes. The glucose AUC did not differ significantly between groups ( Figure 3B ).

Figure 3. Results of the oral glucose tolerance test. Glucose values during the oral glucose tolerance test (A), area under curve of oral glucose tolerance test (B).

Figure 3

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin; oGTT: oral glucose tolerance test; AUC: area under the curve.

Obesity model validation

Biometric parameters used to define obesity are shown in table 2 . Final body weight, carcass weight and retroperitoneal and periepidydimal fat deposits were impacted by fat-rich diet intake only, suggesting obesity development. Sericin treatment had no impact on these parameters.

Table 2. Biometric parameters.

Biometric parameters CT CT-S OB OB-S
Final body weight, g 27.3±0.8 27.3±0.6 35.2±1.4* 34.7±1.2*
Carcass weight, g 19.9±0.7 20.3±0.6 25.6±1.2*† 25.1±1.0*
Retroperitoneal fat, % body weight 0.26±0.04 0.37±0.08 2.06±0.29* 1.98±0.21*
Periepidydimal fat, % body weight 0.72±0.06 0.82±0.09 3.92±0.29* 3.66±0.50*

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test. * Statistically significant difference from CT; p<0.01; Significant difference from CT-S; p<0.01.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

Plasma parameters

Plasma glucose and total cholesterol levels were impacted by fat-rich diet intake, with statistically significant increase in obese compared to control mice; sericin treatment had no impact on these parameters. Plasma triglyceride and AST levels did not differ between groups, whereas ALT levels were higher in obese mice compared to mice fed the standard diet ( Table 3 ).

Table 3. Plasma parameters.

Plasma parameters CT CT-S OB OB-S
Glucose, mg/dL 104.7±3.5 109.9±5.6 155.0±7.9* 153.0±9.4*
Cholesterol, mg/dL 81.7±5.5 83.8±3.2 115.7±8.2* 127.0±7.2*
Triglycerides, mg/dL 55.4±6.7 58.1±3.0 55.6±4.0 50.7±2.4
ALT, U/L 13.9±2.7 15.0±1.2 29.1±3.8* 30.2±6.3*
AST, U/L 36.0±4.0 34.4±4.6 41.6±6.8 37.9±4.9

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test. * Statiscally significant difference from CT; p<0.01; Significant difference from CT-S; p<0.01.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin; ALT: alanine aminotransferase; AST: aspartate aminotransferase.

Fat tissue morphology

Retroperitoneal and periepidydimal adipocyte areas were significantly larger in obese mice compared to mice fed the standard diet ( Figures 4A and 4B ). Sericin treatment had no significant impact on this parameter, in spite of subtle adipocyte area reduction in the Obese-Sericin Group ( Figures 4C and 4D ).

Figure 4. Fat tissue morphometry and morphology. Retroperitoneal (A) and periepidydimal (B) adipocyte area; photomicrographs of mice retroperitoneal (C) and periepidydimal (D) fat tissues; hematoxylin and eosin stain.

Figure 4

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test. * p<0.01 compared to CT and CT-S.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

Liver morphology and hepatic lipid analysis

Liver weight did not differ significantly between groups ( Figure 5A ). Hepatic lipid profile analysis revealed higher hepatic cholesterol and triglyceride levels (p<0.0001) in obese compared to control mice ( Figures 5B and 5C ). Mice in the Control and Control-Sericin groups had no evidence of hepatic steatosis (grade zero), whereas varying degrees of steatosis were detected in the Obese and Obese-Sericin Groups ( Figure 5D ). Along with adipose vesicles ( Figure 5E ), balloon-shaped cytoplasm and occasional syncytium formation between adjacent hepatocytes were observed in some mice in the Obese and Obese-Sericin Groups.

Figure 5. Liver morphology and hepatic lipid analysis. Liver weight (A), hepatic cholesterol (B) and triglyceride (C) analysis; hepatic steatosis classification (D), photomicrographs of mice liver; hematoxylin and eosin stain (E).

Figure 5

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test. * p<0.01 compared to CT and CT-S.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

Intestinal morphometry

Fat-rich diet intake led to changes in some intestinal morphometry parameters shown in table 4 . The small intestine was shorter in obese mice compared to mice fed the standard diet. Mice in the Obese Group had significantly longer villi (p<0.01; p<0.05) and reduced muscle layer thickness (p<0.01; p<0.05) compared to mice in the Control and Control-Sericin groups, respectively. Obese mice also had shallower crypts compared to controls (p<0.05). Changes promoted by fat-rich diet intake were reverted by sericin treatment in the Obese-Sericin Group. Intestinal wall thickness, villus width and goblet cell count did not differ between groups.

Table 4. Intestinal morphometry.

Intestinal morphometry CT CT-S OB OB-S
Small intestine length, cm 39.7±0.9 39.9±0.6 33.1±0.9* 33.8±0.9*
Intestinal wall thickness, µm 496.4±17.9 504.7±24.0 558.7±30.6 513.0±17.7
Villus height, µm 306.0±19.9 327.9±13.6 390.2±18.8* 356.4±8.4
Crypt depth, µm 96.2±3.0 90.2±4.0 78.5±5.6* 84.2±4.7
Villus width, µm 94.0±2.3 95.5±2.5 91.0±1.2 90.5±1.6
Tunica muscularis thickness, µm 51.1±3.6 50.1±3.87 37.2±1.6* 41.1±1.9
Goblet cells, % 5.0±0.3 4.7±0.3 4.4±0.3 4.2±0.3

Results expressed as mean±standard error of the mean (n=7/group). Two-way Analysis of Variance and Tukey’s post-hoc test. * Statiscally significant difference from CT; Significant difference from CT-S.

CT: control; CT-S: control-sericin; OB: obese; OB-S: obese-sericin.

DISCUSSION

The C57Bl/6 mouse is an animal model of diet-induced obesity.22 The fat-rich diet in this study was able to effectively induce obesity, promoting body weight gain, fat deposit and increased plasma cholesterol and glucose levels despite lower feed intake. These findings are corroborated by the current literature,23 - 26 that is, saturated lipid-rich diets, such as the one used in this study, do in fact induce obesity.

Plasma triglyceride levels did not increase in obese mice despite higher lipid intake; similar findings have been reported in other studies with mice fed fat-rich diets24 - 26 and rats.23 Serum triglyceride levels may have remained unchanged due to redirection of these molecules to other tissues, particularly the adipose tissue, where they are stored.27 Adipocytes tend to respond to triglyceride accumulation with hypertrophy or hyperplasia.28 Increased retroperitoneal and periepidydimal fat pads and adipocyte area were observed in obese mice in this study. Adipocytes may also undergo homeostatic changes, such as adipose tissue hypoxia, macrophage infiltration, fibrosis and insulin resistance, which may lead to metabolic syndrome development.29

Remaining fat particles are cleared from the circulation by the liver,27 resulting in accumulation of significant amounts of lipids in obese individuals and ultimately in NAFLD.8 Higher liver triglyceride and cholesterol levels and fat deposits in the form or vesicles were detected in obese animals in this study. White vesicles in liver sections stained with HE confirmed the diagnosis of hepatic steatosis,25 a morphologic condition also reported in mice24 and rats.18 Biochemical analysis revealed increased serum ALT levels in obese mice in this trial. Recent studies based on similar animal models and diets differed with respect to the effects of obesity on hepatic transaminases. Sung et al.,25 failed to detect changes in transaminase levels, whereas Choi et al.,30 did not detect changes in ALT levels. Increased AST levels in obese mice fed fat-rich diets were the only change reported by Pang et al.26 Also, according to Abd El-Kader et al.,8 liver enzymes may be normal or minimally altered in NAFLD.

Apart from its vital role in nutrient digestion and absorption, the small intestine is capable of prompting adaptive changes in response to increased luminal lipid content;4 this may be related to metabolic syndrome progression in other organs.31 , 32 Reduced small intestinal length, increased villus height, shallower crypts and reduced jejunal tunica muscularis thickness were observed in mice fed the fat-rich diet in this trial. With the exception of tunica muscularis thickness, similar morphometric findings have been reported in Swiss mice fed a fat-rich diet for 8 weeks.6 Given feed intake was lower in obese mice, mucosal changes must be associated with food type3 rather than hyperphagia.5 Increased intestinal absorption area resulting from increased villus height5 may explain weight gain in obese mice. Liquid diets such as fat-rich diets may alter crypt morphology and reduce tunica muscularis thickness,33 as seen in this study, due to potential decrease in gut motility. Experimental evidence has shown that fat-rich diets may also induce neuron loss in the myenteric plexus,34 leading to reduced muscular thickness and gut motility. Reduced peristalsis is thought to be required for digestion and absorption of fat-rich diets; still, intestinal transit time and goblet cell count did not differ between groups in this trial, suggesting lack of functional changes. Goblet cells are responsible for mucus production for protection and lubrication of the intestinal epithelium.3

Sericin extraction in this study was performed with no chemical additives to produce a pure final product18 comprising 17 amino acids, with serine, glycine and aspartic acid accounting for more than 72% of sericin protein content. Amino acid content reflected previous descriptions13 , 15 , 17 and confirmed the hydrophilic nature of sericin. Lack of plasma or tissue morphology changes in mice in the Control-Sericin Group emphasizes the safety of sericin supplementation.16 , 35

Sericin treatment was not able to revert plasma and biometric changes promoted by fat-rich diet-induced obesity in this study, but restored intestinal morphometry. According to Sasaki et al.,35 sericin is a low digestibility protein remaining in the intestinal lumen for longer periods of time.36 Therefore, changes promoted by lipid accumulation may be reverted by the presence of sericin, which remains in contact with the intestinal mucosa. Sericin treatment also led to higher fecal excretion of lipids. Similar findings have been reported16 in a study with mice fed equivalent amounts of sericin and fibroin and a fat-rich diet. According to Limpeanchob et al.,17 sericin decreases cholesterol absorption in Caco-2 cells and micellar cholesterol solubilization, resulting in lower plasma cholesterol levels. Hence, sericin may interfere with absorption of dietary lipids in the small intestinal lumen, increasing lipid excretion in feces.

Other studies revealed that sericin may be protective against metabolic changes induced by obesogenic diets. The following effects have been reported: inhibition of weight gain and adipose mass deposit, improvement of plasma lipid profile and glucose tolerance, reduction of inflammatory markers (leptin, resistin and TNF-α), elevation of adiponectin levels, reduction of lipogenic enzyme activity in adipose and hepatic tissues and increase of beta-oxidation in the liver.15 , 16 In a recent study in rats with induced hypercholesterolemia and hyperglycemia, sericin decreased plasma cholesterol and reverted mitochondrial damage in the heart and liver. Attenuation of hepatic steatosis and hepatic oxidative stress were also observed, suggesting antioxidant properties.18

The effects of the protein sericin remain to be fully elucidated, particularly its therapeutic effects on fat-rich diet-induced obesity, a model that reflects the western lifestyle. Two of the changes promoted by the fat-rich diet in this study were reverted by treatment with sericin for 4 weeks; treatment for longer periods of time may have more significant effects. Also, given the small intestine is one of the first organs to adapt to obesogenic diets,4 reestablishment of intestinal morphometry suggests sericin may be a potential treatment for obesity.

CONCLUSION

Intake of a fat-rich diet led to obesity development, as shown by biometric and plasmatic changes in treated mice, which were not reverted by treatment. The therapeutic dose of 1,000mg/kg of sericin derived from the Bombyx mori cocoon increased lipid excretion in feces and restored intestinal wall morphometry in obese mice.

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Sericina como tratamento da obesidade: efeitos morfofisiológicos de camundongos obesos por dieta hiperlipídica

Regina Inês Kunz 1, Angélica Novi Capelassi 2, Ana Cláudia Paiva Alegre-Maller 2, Maria Lúcia Bonfleur 2, Lucinéia de Fátima Chasko Ribeiro 2, Rose Meire Costa 2, Maria Raquel Marçal Natali 3

RESUMO

Objetivo

Investigar os efeitos da sericina extraída de casulos de Bombyx mori na morfofisiologia de camundongos com obesidade induzida por dieta hiperlipídica.

Métodos

Camundongos machos C57Bl6, com 9 semanas de idade, foram distribuídos em Grupos Controle e Obeso, que receberam ração padrão para roedores ou dieta hiperlipídica por 10 semanas, respectivamente. Posteriormente, os animais foram redistribuídos em quatro grupos, com sete animais cada: Controle, Controle-Sericina, Obeso e Obeso-Sericina. Os animais permaneceram recebendo ração padrão ou hiperlipídica por 4 semanas, período no qual a sericina foi administrada oralmente na dose de 1.000mg/kg de massa corporal aos Grupos Controle-Sericina e Obeso-Sericina. Parâmetros fisiológicos, como ganho de peso, consumo alimentar, peso das fezes em análise de lipídios fecais, motilidade intestinal e tolerância à glicose foram monitorados. Ao término do experimento, o plasma foi coletado para dosagens bioquímicas e fragmentos de tecido adiposo branco; fígado e jejuno foram processados para análises histológicas, e amostras hepáticas foram usadas para determinação lipídica.

Resultados

Camundongos obesos apresentaram ganho de peso e acúmulo de gordura significativamente maior que os controles, aumento do colesterol total e glicemia. Houve hipertrofia dos adipócitos retroperitoneais e periepididimais, instalação de esteatose e aumento do colesterol e triglicerídeos hepáticos, bem como alteração morfométrica da parede jejunal.

Conclusão

O tratamento com sericina não reverteu todas as alterações fisiológicas promovidas pela obesidade, mas restaurou a morfometria jejunal e aumentou a quantidade de lipídios eliminados nas fezes dos camundongos obesos, apresentando-se como potencial tratamento para a obesidade.

Keywords: Bombyx mori, Obesidade/tratamento farmacológico, Sericinas/uso terapêutico, Fígado, Intestino delgado, Jejuno, Dieta hiperlipídica, Camundongos

INTRODUÇÃO

A obesidade, uma epidemia mundial, é caracterizada pelo excesso de gordura corporal acompanhada por complicações cardiometabólicas, que são diretamente impulsionadas pela ingesta excessiva de calorias, açúcar, sal e gordura, associada às atividades laborais e de entretenimento cada vez mais passivas.1

O intestino delgado, responsável pela absorção e pelo processamento metabólico eficiente dos nutrientes ingeridos,2 , 3 é o primeiro órgão exposto à energia derivada dos alimentos,4 capaz de se adaptar funcional e morfologicamente em relação à quantidade e à qualidade do alimento consumido.5 Sabe-se que a obesidade, principalmente a induzida por dietas hiperlipídicas e/ou hipercalóricas, afeta os componentes da parede intestinal.3 , 5 , 6

Somada às alterações no tecido adiposo e às eventuais adaptações no intestino delgado, a obesidade, por si só, é fator de risco para o desenvolvimento de outras patologias, como a doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) − a doença crônica mais comum do fígado.7 , 8

Mudanças no estilo de vida, como melhora nos hábitos alimentares e prática de atividade física, são as principais alternativas para o tratamento da obesidade e da DHGNA.7 , 9 Porém, a capacidade individual de resposta frente a estas estratégias pode não ser suficiente.10

Neste sentido, pesquisas de potenciais agentes terapêuticos naturais para a obesidade, com menos efeitos colaterais, vem ganhando destaque,7 , 11 como a do biopolímero sericina, produzido pelo bicho-da-seda Bombyx mori ( Lepidoptera, Bombycidae ). Trata-se de uma proteína globular natural, altamente hidrofílica, com peso molecular de 20 a 400kDa e que, em conjunto com a fibroína, forma o fio de seda.12 As características físico-químicas da molécula lhe conferem diversas propriedades, investigadas quanto à sua aplicabilidade biológica.12 - 14

Estudos evidenciaram que quando administrada concomitantemente à dieta hiperlipídica, a sericina melhora a tolerância à glicose e apresenta efeito hipolipidêmico,15 além de aumentar a concentração da lipoproteína de alta densidade (HDL) e regular a produção de citocinas pelo tecido adiposo, com redução da leptina, resistina e fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), e aumento da concentração plasmática de adiponectina.16 Ainda, promove a inibição da absorção de colesterol pelas células intestinais17 e possui propriedade antioxidante.18 Neste sentido, é creditado à sericina amplo potencial como medida preventiva, mas não foi estabelecido seu efeito como terapia administrada após a instalação da obesidade e de suas comorbidades.

OBJETIVO

Investigar os efeitos da sericina sobre os parâmetros plasmáticos e morfologia adiposa, hepática e intestinal de camundongos com obesidade induzida por dieta hiperlipídica.

MÉTODOS

O estudo foi realizado na Universidade Estadual do Oeste do Paraná no período de julho de 2014 a dezembro de 2016.

Extração e determinação aminoacídica da sericina

A sericina foi obtida a partir de casulos de Bombyx mori , cedidos pela indústria sericícola BRATAC S.A (Londrina, PR, Brasil). Os casulos foram cortados em pedaços de aproximadamente 1cm2 e submetidos ao processo de extração da sericina com o uso de alta temperatura e pressão em autoclave (CS 30, Prismatec, Itu, SP, Brasil), a 120°C e pressão de 1kgf/cm2 , por 60 minutos. A extração ocorreu sem adição de produtos químicos, utilizando-se 6g de casulo para cada 100mL de água destilada. A fibroína foi separada utilizando-se peneira de 18 malhas, e a solução de sericina foi congelada (-20°C) e, posteriormente, liofilizada (LT 1000, Terroni Equipamentos Ltda., São Carlos, SP, Brasil), obtendo-se a sericina em pó.

A determinação da composição de aminoácidos solúveis da sericina foi realizada por cromatografia líquida de ultraeficiência (UPLC), utilizando coluna analítica C18, fase reversa, acoplada a um detector ajustado no comprimento de onda de 214nm, no Laboratório de Bioquímica e Biofísica do Instituto Butantan (São Paulo, SP, Brasil).

Animais e dieta

Todos os procedimentos utilizados foram previamente aprovados pelo Comitê de Ética Animal institucional (11 de abril de 2014).

Foram utilizados camundongos machos da linhagem C57Bl/6, com aproximadamente 9 semanas de vida e peso de 26,9±2,2g, mantidos em ambiente controlado (23 a 25°C e ciclo claro-escuro de 12 horas). Após 1 semana de aclimatação, foram divididos em dois grupos: Controle (n=14), que recebeu dieta padrão para roedores (Algomix®, Algomix Agroindustrial Ltda., Ouro Verde do Oeste, PR, Brasil) e água; e Obeso (n=14), que recebeu dieta hiperlipídica e água. Após 10 semanas de dieta, cada grupo foi subdividido, formando quatro grupos experimentais, com sete animais cada, submetidos ou não ao tratamento com sericina: Controle e Controle-Sericina; Obeso e Obeso-Sericina. Ao longo de todo o experimento, água e ração padrão ou hiperlipídica foram ofertados ab libitum .

Os ingredientes utilizados na composição da dieta hiperlipídica foram adquiridos na indústria Prag Soluções (Jaú, SP, Brasil). A ração foi preparada com a mistura dos componentes (30,07% de amido de milho, 14% de caseína, 12% de sacarose, 4% de óleo de soja, 5% de celulose microcristalina, 3,5% de mix mineral AIN-93M, 1,0% de mix vitamínico AIN-93M, 0,18% de L-cistina, 0,25% de bitartarato de colina e 30% de banha de porco). A ração foi ofertada aos animais na forma de pellets, contendo 32,21% de carboidratos, 10,6% de proteínas e 57,2% de lipídios.

O tratamento com sericina iniciou-se nos Grupos Controle-Sericina e Obeso-Sericina após 10 semanas das respectivas dietas e foi realizado diariamente, no mesmo horário, por 4 semanas consecutivas, utilizando-se a dose de 1.000mg/kg de peso corporal. A administração da sericina foi feita por gavagem, sendo a dose diária diluída em 300μL de salina 0,9%. Os animais dos Grupo Controle e Obeso foram gavados com 300μL de salina 0,9% pura.

Pesagem dos animais, controle alimentar e coleta das fezes

A evolução do peso corporal foi obtida pela pesagem individual dos animais semanalmente. Na última semana de experimento, os animais foram alocados individualmente em gaiola metabólica por três períodos consecutivos de 12 horas, para a determinação do consumo alimentar. Posteriormente, calculou-se a média do consumo nos três períodos analisados. Após os três períodos de permanência na gaiola metabólica, as fezes dos animais foram coletadas, pesadas, congeladas e utilizadas para a determinação da quantidade total de lipídios.19

Teste de trânsito intestinal

Quatro dias antes da eutanásia, 300µL de marcador (3g de carmin em 50mL de etilcelulose 0,5%) foram administrados por gavagem aos camundongos. O tempo decorrido da administração do marcador até a eliminação do primeiro pellet fecal colorido (vermelho-róseo) foi utilizado para determinação do trânsito intestinal.20

Teste oral de tolerância à glicose

Dois dias antes da eutanásia e após 8 horas de jejum, os animais foram submetidos ao teste oral de tolerância à glicose (oGTT). Após a pesagem, foi realizada a coleta de sangue pela cauda, para obtenção da glicemia de jejum (tempo 0) com auxílio de glicosímetro (Accu-Chek Active®, Roche Diagnóstica Brasil Ltda., SP, Brasil). Após, os animais receberam glicose na concentração de 2g/kg de massa corporal por gavagem. A glicemia foi verificada aos 15, 30, 60 e 120 minutos após a administração da glicose. A área sob a curva (ASC) foi calculada para cada camundongo usando o software GraphPad Prism 6.0.

Dosagens plasmáticas

Após jejum de 12 horas, os camundongos foram anestesiados intraperitonealmente com cloridrato de quetamina (100mg/kg) e xilazina (10mg/kg) e eutanasiados por exsanguinação do plexo orbital, com auxílio de capilar heparinizado. Após centrifugação (10.000rpm/10 minutos, a 4°C), o plasma foi retirado para dosagem de triglicerídeos e colesterol total, por meio de kit comercial, seguindo as instruções do fabricante (Laborclin®, Bioliquid, PR, Brasil), bem como determinação de alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST), de acordo com as instruções do fabricante (Analisa®, Gold Analisa Diagnóstica Ltda., Belo Horizonte, MG, Brasil). A dosagem da glicemia foi obtida com auxílio do glicosímetro.

Avaliação da obesidade

Ao final das 14 semanas experimentais, com aproximadamente 160 dias de vida, os animais foram pesados, e as gorduras retroperitoneal e periepididimal foram retiradas e pesadas, para determinação da instalação da obesidade.

Estudos morfológicos

Amostras das gorduras retroperitoneal e periepididimal foram fixadas em paraformaldeído 4% em tampão fosfato-salina (PBS) por 24 horas, desidratadas em série crescente de álcool, diafanizadas em xilol e incluídas em parafina. Cortes de 5µm de espessura foram corados em hematoxilina e eosina (HE). Em seguida, com o auxílio do programa Image Pro Plus®6.0 (Media Cybernetics, USA), foi mensurada a área de 100 adipócitos por tipo de gordura por animal, distribuídos em 10 pontos aleatórios por corte.

O fígado foi excisado da cavidade abdominal e pesado para determinação da sua massa. Amostras do lobo direito foram coletadas e fixadas em paraformaldeído 4% em PBS por 24 horas, com posterior processamento para inclusão em parafina. Os cortes de 5µm de espessura foram corados em HE, para análise da morfologia geral, e tricrômico de Masson, para análise do tecido conjuntivo hepático. A determinação do grau de esteatose de zero a 3 foi adaptada de Kleiner et al.,21 sendo grau 0 se até 5%; grau 1 se 5 a 33%; grau 2 se 33 a 66%; e grau 3 se acima de 66% − sendo realizada avaliação duplo-cega.

O intestino delgado foi completamente estendido e mensurado quanto ao seu comprimento total. Amostras do jejuno foram abertas na borda mesentérica, fixadas em paraformaldeído 4% em PBS, e seguiram o procedimento histológico de rotina para inclusão em parafina. Os cortes semisseriados de 6µm de espessura foram corados com HE, para análise morfológica e morfométrica, e método histoquímico de ácido periódico-Schiff para evidenciação das células caliciformes.

As análises morfométricas do jejuno foram realizadas no programa Image Pro Plus®6.0 previamente calibrado. No aumento de 200x, foram mensuradas a espessura total da parede intestinal e a altura do vilo, em 10 pontos aleatórios por corte, separados entre si por 30µm, perfazendo 50 mensurações por animal. Já no aumento de 400x, foram mensuradas a espessura da túnica muscular, a profundidade da cripta e a largura do vilo, sendo realizadas 50 mensurações por animal para cada análise.

As células caliciformes foram quantificadas no vilo. Para tanto, o número de células caliciformes de um lado do vilo e o número total de células do mesmo lado do vilo foram contadas até um total de aproximadamente 1.500 células por animal. Assim, a porcentagem de células caliciformes foi calculada como o total de caliciformes corrigido pelo total de células contadas.

Determinação de lipídios hepáticos

Fragmentos de aproximadamente 500mg de fígado por animal foram coletados e imediatamente congelados. Posteriormente, os lipídios hepáticos foram extraídos19 com determinação do colesterol e triglicerídeos, com os mesmos kits utilizados na determinação plasmática.

Análise estatística

Os resultados foram expressos em média±erro padrão da média e analisados no programa GraphPad Prism 6.0. Após constatada a normalidade dos dados por meio do teste de Shapiro-Wilk, foi utilizado o teste de Análise de Variância (ANOVA) two-way com pós-teste de Tukey, adotando-se p<0,05 como estatisticamente significativo.

RESULTADOS

Composição de aminoácidos da sericina

A análise do perfil cromatográfico da sericina, realizada em UPLC, revelou a presença de 17 aminoácidos, com maior percentual de serina, glicina e ácido aspártico ( Tabela 1 ).

Tabela 1. Composição aminoacídica da sericina.

Aminoácido Percentual molar
Ácido aspártico 14,5
Ácido glutâmico 4,85
Serina 30,37
Glicina 27,16
Histidina 2,31
Arginina 2,55
Treonina 1,97
Alanina 0,73
Prolina 2,61
Tirosina 2,89
Valina 1,47
Metionina 0,19
Cisteína 0,84
Isoleucina 0,81
Leucina 2,54
Fenilalanina 0,17
Lisina 4,04

Evolução do peso corporal

A partir da segunda semana de experimento, a ingestão de dieta hiperlipídica favoreceu o aumento estatisticamente significativo do peso corporal em relação aos animais que receberam ração padrão, resultado que se manteve ao longo das 14 semanas de experimento ( Figura 1A ). A oferta de ração hiperlipídica causou ingesta significativamente menor comparada à ração padrão ( Figura 1B ), embora tenha promovido o aumento da adiposidade, constatada pelas imagens da cavidade abdominal dos animais ( Figura 1C ).

Figura 1. Evolução do peso corporal. Gráfico da evolução do peso corporal (A) e consumo alimentar (B), e fotografias da cavidade abdominal aberta de camudongos C57Bl6 (C).

Figura 1

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). * p<0,01 em relação ao CT e CT-S. Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

Teste de trânsito intestinal, peso das fezes e total de lipídios

A obesidade induzida por dieta e o tratamento com sericina não alteraram o tempo de trânsito intestinal dos animais ( Figura 2A ); entretanto, o volume total de fezes foi estatisticamente menor nos animais que receberam dieta hiperlipídica, o que esteve diretamente relacionado ao menor consumo alimentar observado nestes grupos, independente do tratamento com sericina ( Figura 2B ). Ainda, no Grupo Obeso-Sericina, houve aumento na quantidade total de lipídios fecais em comparação com as fezes dos animais alimentados com ração padrão ( Figura 2C ).

Figura 2. Análise do trânsito intestinal e parâmetros fecais. Teste de trânsito intestinal (A), peso das fezes (B), quantidade total de lipídios fecais (C).

Figura 2

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). * p<0,01 em relação ao CT e CT-S. Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

Teste oral de tolerância a glicose

Na figura 3A , verifica-se que no oGTT houve pico glicêmico aos 15 minutos para os animais de todos os grupos, com redução gradual da glicemia ao longo do teste e normalização aos 120 minutos. A ASC da glicemia não foi estatisticamente diferente nos grupos estudados ( Figura 3B ).

Figura 3. Resultado do teste oral de tolerância à glicose. Valores de glicemia durante o teste oral de tolerância à glicose (A), área sob da curva do teste oral de tolerância à glicose (B). Resultados expressos em média±erro padrão da média (n=7/grupo). Anova Two Way e pós-teste de Tukey.

Figura 3

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina; GTT: teste oral de tolerância à glicose; ASC: área sob a curva.

Validação do modelo de obesidade

Os parâmetros biométricos capazes de caracterizar a instalação da obesidade são apresentados na tabela 2 . O peso corporal final, o peso da carcaça e o acúmulo de gordura retroperitoneal e periepididimal foram influenciados somente pelo consumo de dieta hiperlipídica, indicando a instalação da obesidade, e o tratamento com sericina não influenciou nesses parâmetros.

Tabela 2. Parâmetros biométricos.

Parâmetros biométricos CT CT-S OB OB-S
Peso corporal final, g 27,3±0,8 27,3±0,6 35,2±1,4* 34,7±1,2*
Peso da carcaça, g 19,9±0,7 20,3±0,6 25,6±1,2*† 25,1±1,0*
Gordura retroperitoneal, % peso corporal 0,26±0,04 0,37±0,08 2,06±0,29* 1,98±0,21*
Gordura periepididimal, % peso corporal 0,72±0,06 0,82±0,09 3,92±0,29* 3,66±0,50*

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. * Diferença estatisticamente significativa em relação ao CT; p<0,01;diferença estatisticamente significativa em relação ao CT-S; p<0,01.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

Parâmetros plasmáticos

As concentrações plasmáticas de glicose e colesterol total foram influenciadas pelo consumo de dieta hiperlipídica, com aumento estatisticamente significativo nos animais obesos em relação aos controles, sendo que o tratamento com sericina não influenciou nesses parâmetros. Triglicerídeos e AST plasmáticas não diferiram entre os grupos, enquanto a concentração de ALT foi maior nos animais obesos quando comparada à dos animais que receberam ração padrão ( Tabela 3 ).

Tabela 3. Parâmetros plasmáticos.

Parâmetros plasmáticos CT CT-S OB OB-S
Glicose, mg/dL 104,7±3,5 109,9±5,6 155,0±7,9* 153,0±9,4*
Colesterol, mg/dL 81,7±5,5 83,8±3,2 115,7±8,2* 127,0±7,2*
Triglicerídeos, mg/dL 55,4±6,7 58,1±3,0 55,6±4,0 50,7±2,4
ALT, U/L 13,9±2,7 15,0±1,2 29,1±3,8* 30,2±6,3*
AST, U/L 36,0±4,0 34,4±4,6 41,6±6,8 37,9±4,9

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. * Diferença estatisticamente significativa em relação ao CT; p<0,01;diferença estatisticamente significativa em relação ao CT-S; p<0,01.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina; ALT: alanina aminotransferase; AST: aspartato aminotransferase.

Morfologia do tecido adiposo

A área dos adipócitos retroperitoneais e periepididimais foi estatisticamente maior nos animais obesos, em relação aos alimentados com ração padrão ( Figuras 4A e 4B ). Apesar da discreta redução na área dos adipócitos no Grupo Obeso-Sericina, o tratamento com sericina não interferiu significativamente nesse parâmetro ( Figuras 4C e 4D ).

Figura 4. Morfometria e morfologia do tecido adiposo. Área dos adipócitos retroperitoneais (A) e periepididimais (B) fotomicrografias do tecido adiposo retroperitoneal (C) e periepididimal (D) de camundongos, coloração com hematoxilina e eosina.

Figura 4

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. * p<0,01 em relação ao CT e CT-S.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

Morfologia e análise de lipídios hepáticos

Não houve diferença estatística quanto ao peso do fígado entre os grupos ( Figura 5A ). A análise de lipídios hepáticos indicou maior quantidade de colesterol e triglicerídeos (p<0,0001) nos animais obesos em relação aos controles ( Figura 5B e 5C ). Nos camundongos dos Grupos Controle e Controle-Sericina, não foi verificada a presença de esteatose hepática, sendo os animais classificados como grau zero. Nos Grupos Obeso e Obeso-Sericina foi constatada a presença de esteatose, com variação dos graus obtidos na classificação ( Figura 5D ). Nos Grupos Obeso e Obeso-Sericina, além da presença de vesículas adiposas ( Figura 5E ), em alguns animais, o citoplasma dos hepatócitos se mostrou em aspecto de balão, com eventual formação de sincício entre células adjacentes.

Figura 5. Morfologia hepática e análise lipídica do fígado. Peso do fígado (A), análise do colesterol (B), e triglicerídeos (C) hepáticos; classificação de esteatose hepática (D), fotomicrografias do fígado de camundongos e coloração com hematoxilina e eosina (E).

Figura 5

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. * p<0,01 em relação ao CT e CT-S.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

Morfometria intestinal

O consumo de dieta hiperlipídica alterou alguns parâmetros da morfometria intestinal, apresentados na tabela 4 . O comprimento do intestino delgado foi menor nos animais obesos em relação aos que receberam ração padrão. A altura do vilo foi estatisticamente maior no Grupo Obeso (p<0,01; p<0,05), enquanto houve redução da espessura da camada muscular (p<0,01; p<0,05) dos animais do Grupo Obeso em relação ao Controle e Controle-Sericina, respectivamente. Ainda, houve diminuição na profundidade da cripta nos animais obesos comparados aos controles (p<0,05). As alterações promovidas pelo consumo de dieta hiperlipídica foram revertidas pelo tratamento com sericina no Grupo Obeso-Sericina. A altura total da parede intestinal, largura do vilo e índice de células caliciformes não diferiu entre os grupos estudados.

Tabela 4. Morfometria intestinal.

Morfometria intestinal CT CT-S OB OB-S
Comprimento do intestino delgado, cm 39,7±0,9 39,9±0,6 33,1±0,9* 33,8±0,9*
Espessura total da parede intestinal, µm 496,4±17,9 504,7±24,0 558,7±30,6 513,0±17,7
Altura do vilo, µm 306,0±19,9 327,9±13,6 390,2±18,8* 356,4±8,4
Profundidade da cripta, µm 96,2±3,0 90,2±4,0 78,5±5,6* 84,2±4,7
Largura do vilo, µm 94,0±2,3 95,5±2,5 91,0±1,2 90,5±1,6
Espessura da túnica muscular, µm 51,1±3,6 50,1±3,87 37,2±1,6* 41,1±1,9
Células caliciformes, % 5,0±0,3 4,7±0,3 4,4±0,3 4,2±0,3

Resultados expressos por média±erro padrão da média (n=7/grupo). Análise de Variância two-way e pós-teste de Tukey. * Diferença estatisticamente significativa em relação ao CT;diferença estatisticamente significativa em relação ao CT-S.

CT: controle; CT-S: controle-sericina; OB: obeso; OB-S: obeso-sericina.

DISCUSSÃO

O camundongo C57Bl/6 é um modelo animal suscetível ao desenvolvimento de obesidade induzida por dieta.22 Constatamos que, apesar da menor ingesta, a dieta hiperlipídica foi eficaz na indução da obesidade, promovendo aumento do peso corporal, acúmulo de gordura e maior concentração plasmática de colesterol e glicose nos camundongos. Esses dados estão de acordo com a literatura atual,23 - 26 segundo a qual o consumo de dietas ricas em lipídios saturados, como a usada neste estudo, induzem à obesidade.

Apesar do maior consumo de lipídios, não houve aumento na concentração plasmática de triglicerídeos nos animais obesos, resultado encontrado também em camundongos alimentados com dieta hiperlipídica24 - 26 e em ratos.23 Provavelmente, a concentração sérica de triglicerídeos não foi alterada devido ao redirecionamento dessas moléculas para outros tecidos, principalmente o tecido adiposo, no qual são armazenados.27 Hipertrofia ou hiperplasia costumam ser respostas dos adipócitos frente ao acúmulo de triglicerídeos.28 Constatamos o aumento da massa de gordura depositada nas regiões retroperitoneal e periepididimal, bem como aumento na área dos adipócitos dos animais obesos. Além da hipertrofia, os adipócitos podem sofrer com alterações na homeostase celular, como hipóxia, infiltração de macrófagos, fibrose e resistência à insulina no tecido adiposo, condições que podem culminar na síndrome metabólica.29

Partículas remanescentes de gordura são removidas da circulação pelo fígado,27 que passa a acumular quantidades significativas de lipídios em indivíduos obesos, caracterizando a DHGNA.8 Verificamos que houve aumento da quantidade de triglicerídeos e colesterol hepáticos, bem como o acúmulo de gordura na forma de vesículas no fígado dos camundongos obesos. O aparecimento de vesículas brancas na coloração em HE do fígado comprova a esteatose hepática,25 condição morfológica também evidenciada em camundongos24 e em ratos.18 A análise bioquímica revelou aumento na concentração sérica de ALT nos camundongos obesos, embora estudos recentes difiram quanto ao efeito da obesidade sobre as transaminases hepáticas, visto que os mesmos não são unânimes quanto ao uso dos modelos animais e às dietas utilizadas. Sung et al.,25 não verificaram alterações nas concentrações das transaminases, enquanto Choi et al.,30 não observaram mudanças na concentração de ALT. Pang et al.,26 só observaram aumento de AST nos camundongos obesos por dieta hiperlipídica. Ainda, Abd El-Kader et al.,8 ressaltam que as enzimas hepáticas podem estar normais ou minimamente alteradas na DHGNA.

Além de seu papel essencial na digestão e na absorção dos nutrientes, o intestino delgado pode rapidamente alterar seu metabolismo em resposta ao maior conteúdo luminal de lipídios,4 o que pode estar relacionado com a progressão da síndrome metabólica em outros órgãos.31 , 32 A oferta de dieta hiperlipídica promoveu a redução no comprimento do intestino delgado e o aumento na altura dos vilos, associados à diminuição da profundidade da cripta e da espessura da túnica muscular no jejuno dos animais estudados. Com exceção da espessura da túnica muscular, resultados morfométricos similares foram previamente encontrados em camundongos Swiss alimentados com dieta hiperlipídica por 8 semanas.6 Como o consumo alimentar dos animais obesos foi menor, as alterações na mucosa não podem ser relacionadas à hiperfagia,5 e sim ao tipo de alimento.3 A maior área de absorção intestinal promovida pelo aumento da altura do vilo5 provavelmente resultou no ganho de peso dos animais obesos. Dietas de consistência mais líquida, como a hiperlipídica, podem não alterar a morfologia da cripta, ao mesmo tempo em que promovem redução da espessura da túnica muscular,33 como verificado no presente estudo, devido à provável diminuição da motilidade do trato gastrintestinal. Evidências experimentais têm demonstrado que dietas hiperlipídicas podem ainda causar perda neuronal no plexo mioentérico,34 promovendo redução da espessura muscular, e, consequentemente, reduzir a motilidade intestinal. Apesar da aparente redução do peristaltismo necessário à digestão e à absorção da dieta hiperlipídica, o tempo de trânsito intestinal e o índice de células caliciformes, produtoras de muco para a proteção e lubrificação do epitélio intestinal,3 não foram diferentes entre os grupos estudados, demonstrando que não houve alteração na função.

A sericina utilizada no presente estudo foi extraída sem utilização de qualquer aditivo químico, obtendo-se um produto final sem impureza18 e composto por 17 aminoácidos, sendo que serina, glicina e ácido aspártico correspondem a mais de 72% da proteína. Composição aminoacídica semelhante foi descrita anteriormente,13 , 15 , 17 confirmando a característica hidrofílica da sericina. Quando administrada aos camundongos do Grupo Controle-Sericina, a proteína não promoveu alteração plasmática ou morfológica nos tecidos analisados, confirmando o uso seguro para consumo.16 , 35

Apesar de não ter revertido as alterações plasmáticas e biométricas promovidas pela obesidade induzida por dieta hiperlipídica, o tratamento com sericina restaurou a morfometria intestinal. Segundo Sasaki et al.,35 a sericina é uma proteína de baixa digestibilidade, que pode permanecer por maior tempo no lúmen intestinal.36 Assim, as alterações promovidas pelo acúmulo de lipídios são revertidas pela presença de sericina, que está em contato com a mucosa intestinal. Além disso, verificamos que o tratamento com sericina promoveu maior excreção de lipídios nas fezes. Resultado similar foi encontrado previamente,16 utilizando quantidades equivalentes de sericina e fibroína em camundongos alimentados com dieta hiperlipídica. Segundo Limpeanchob et al.,17 a sericina reduz a absorção de colesterol em células Caco-2, bem como sua solubilização em micelas, promovendo a diminuição da concentração plasmática de colesterol. Assim, a presença de sericina no lúmen do intestino delgado parece interferir na absorção dos lipídios da dieta, que são, então, eliminados em maior quantidade nas fezes.

Outros estudos verificaram que o consumo de sericina pode exercer efeito protetor às alterações metabólicas promovidas por dietas obesogênicas. Dentre os efeitos, podem ser destacados: inibição do ganho de peso e acúmulo de massa adiposa, melhora do perfil lipídico plasmático e da tolerância à glicose, redução da concentração de mediadores inflamatórios (leptina, resistina e TNF-α) e aumento de adiponectina, bem como diminuição da atividade de enzimas lipogênicas no tecido adiposo e hepático, associado ao aumento da betaoxidação no fígado.15 , 16 Recentemente, em um estudo com ratos com hipercolesterolemia e hiperglicemia induzidas, a sericina reduziu o colesterol plasmático e reverteu os danos mitocondriais no coração e fígado. Ainda, atenuou a esteatose hepática, ao mesmo tempo em que diminuiu o estresse oxidativo no órgão, características que podem ser associadas à propriedade antioxidante da sericina.18

Cabe ressaltar que ainda não estão completamente elucidados na literatura os efeitos da proteína sericina, sobretudo quando aplicada como medida terapêutica na obesidade induzida por dieta hiperlipídica, modelo que reproduz o estilo ocidental. Duas alterações promovidas pela dieta hiperlipídica no presente estudo foram revertidas pelo uso de sericina por 4 semanas, de modo que maior tempo de tratamento pode revelar resultados mais significativos. Ainda, considerando que o intestino delgado é um dos primeiros órgãos a se adaptar às dietas obesogênicas,4 o reestabelecimento da morfometria intestinal indica que a sericina apresenta potencial tratamento para a obesidade.

CONCLUSÃO

O consumo de dieta hiperlipídica foi responsável pela instalação da obesidade, caracterizada por alterações biométricas e plasmáticas nos camundongos, que não foram revertidas pelo tratamento. A dose de 1.000mg/kg de sericina, extraída do casulo de Bombyx mori , promoveu maior eliminação de lipídios fecais, bem como restabeleceu a morfometria da parede jejunal nos camundongos obesos.


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