Influência do teor de ferro dietético na expressão de genes reguladores do metabolismo de ferro, estresse oxidativo e marcadores do envelhecimento em ratos adultos

Abstract

Introdução O ferro é um elemento essencial para a vida, no entanto, o ferro livre no organismo pode participar de reações oxiredutoras, produzindo espécies reativas de oxigênio que geram danos oxidativos moleculares, aumentando o risco a doenças crônicas, que contribuem para o processo de envelhecimento tecidual. Ao longo da evolução, os organismos vivos desenvolveram um mecanismo eficiente que regula a absorção de ferro de acordo com o seu teor no corpo, capaz de evitar o excesso desse metal altamente reativo nos tecidos. Objetivo Investigar os efeitos da restrição e da suplementação com ferro dietético sobre biomarcadores de estresse oxidativo, do estado corporal de ferro, do envelhecimento e do processo inflamatório em ratos adultos. Metodologia Ratos Wistar machos adultos foram alimentados com dietas contendo 10, 35 ou 350 mg de ferro / kg de dieta (grupos restrito em ferro (ARF), controle (CT) e enriquecidos com ferro (AEF), respectivamente) por 78 dias. Adicionalmente, ratos com idade de dois meses foram incluídos como grupo jovem para comparação com os adultos controle. A concentração de ferro nos tecidos foi determinada por espectroscopia de emissão atômica. Os níveis de transcritos de genes marcadores do estado corporal de ferro, estado redox, estado inflamatório e do envelhecimento foram determinados pela técnica de amplificação utilizando o sistema de reação da polimerase em cadeia em tempo real (qPCR). E a determinação da proteína hepática ferritina foi realizada por western blotting. Resultados Os ratos do grupo jovem apresentaram maiores valores de hematócrito e hemoglobina, níveis mais baixos de ferro tecidual e menores níveis de malondialdeído (MDA) ou carbonil na maioria dos tecidos estudados. Os ratos jovens mostraram ainda níveis mais elevados de mRNA da proteína 30 marcadora de envelhecimento (SMP30) nos rins, bem como níveis hepáticos reduzidos de mRNA de hepcidina (Hamp) e interleucina-1β (Il1b). Contrariando as expectativas, os ratos jovens apresentaram níveis de transcritos mais elevados de L-ferritina (Ftl) hepática e cardíaca, embora, no fígado, os níveis da proteína Ftl tenha sido menor em relação aos ratos adultos controle. A dieta restrita em ferro reduziu as concentrações de ferro no músculo esquelético e os danos oxidativos na maioria dos tecidos estudados e, semelhante aos ratos jovens, aumentou os níveis de transcritos da Ftl no coração em relação ao grupo controle. A dieta enriquecida com ferro aumentou os valores de hematócrito, ferro sérico, da concentração da gama-glutamil transferase e das concentrações de ferro e de danos oxidativos moleculares, na maioria dos tecidos. Alem disso, os ratos enriquecidos com ferro apresentaram no fígado um aumento nos níveis de transcritos do fator nuclear eritróide 2 relacionado ao fator 2 (Nfe2l2) e da interleucina 1β (Il1b) e, no intestino, estes ratos apresentaram um aumento nos níveis de transcritos do transportador de metal divalente 1 (Slc11a2) em relação ao grupo controle. Conclusão Estes resultados sugerem que a suplementação de ferro em ratos adultos possa acelerar o processo de envelhecimento, por meio do aumento do estresse oxidativo, enquanto que a restrição dietética de ferro poderia retardá-lo. Os resultados sugerem ainda que ratos idosos sejam mais vulneráveis ao aumento de ferro dietético devido à saturação do sistema de regulação da absorção de ferro, mediado pela hepcidina. Ressalvadas as limitações do modelo animal utilizado, o consumo crônico de alimentos fortificados com ferro pode resultar em aumento dos estoques de ferro no corpo e, consequentemente, aumento do estresse oxidativo, principalmente nos indivíduos idosos, acelerando o processo de envelhecimento da população. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Introduction Iron is an essential element for life, however, in its free form, iron participates in redox-reactions producing reactive oxygen species that increase molecular oxidative damage and the risk to chronic diseases, which contribute to the tissue aging process. Throughout the evolution, living organisms have evolved an efficient mechanism that regulates iron absorption in accordance with body iron requirement, and avoids the excess of this highly reactive metal in tissues. Objective Investigate the effects of the consumption of restricted or enriched iron diets on biomarkers of: oxidative stress; body iron status; aging and inflammatory process, in adult rats. Methods Male adult Wistar rats were fed diets containing 10, 35 or 350 mg iron / kg diet (adult restricted-iron - ARF, adult control-iron - CT and adult enriched-iron - AEF groups, respectively), for 78 days. Additionally, rats aged two months were included as a young control group for comparison with the adult control. The concentration of iron in the tissues was determined by atomic emission spectroscopy. The transcript levels of genes markers of the body iron status, redox status, aging and inflammatory process were determined by the amplification system using the polymerase chain reaction in real time (qPCR). The ferritin liver protein determination was performed by western blotting. Results Young control group showed higher hemoglobin and hematocrit values, lower levels of tissue iron and lower levels of malondialdehyde (MDA) and carbonyl in the major studied tissues. The young rats also showed higher levels of mRNA senescence marker protein 30 (SMP30) on kidney, as well as lower mRNA levels of hepatic hepcidin (Hamp) and interleukin-1 β (Il1b). Contrary to expectations, the young rats showed higher transcript levels of heart and hepatic L-Ferritin (Ftl), although, in the liver, Ftl protein levels have been lower compared to adult rats control. Restricted-iron diet reduced iron concentrations in skeletal muscle and oxidative damage in the majority of tissues and similar to young rats, increased transcript levels of Ftl in the heart in relation to the control group. Enriched-iron diet increased hematocrit values, serum iron, the concentration of gamma-glutamyl transferase and iron concentrations and molecular oxidative damage in the majority of tissues. In addition, enriched-iron adult rats showed in liver increased transcript levels of nuclear factor erythroid derived 2 like 2 (Nfe2l2) and interleukin 1β (Il1b) and, in gut, these rats showed increased transcript levels of divalent metal transporter-1 (Slc11a2) than the control group. Conclusion These results suggest that iron supplementation in adult rats may accelerate aging process by means of increased oxidative stress, whereas iron dietary restriction may retards it. The results also suggest that aged rats are more vulnerable to increased dietary iron concentration due to saturation of the iron absorption regulation system mediated by hepcidin. Considering the limitations of the animal model used, the chronic consumption of iron-fortified foods may result in increased iron stores in the body and, consequently, increased oxidative stress, especially in older people, accelerating the aging process in population.