As moscas-das-frutas obesas são os sujeitos experimentais em um Natureza Comunicações estudo das causas do declínio da função muscular devido à obesidade. Em humanos, o músculo esquelético desempenha um papel crucial no metabolismo, e a disfunção muscular devido à obesidade humana pode levar à resistência à insulina e níveis reduzidos de energia.
Curiosamente, estudos em vários modelos animais mostraram que a alimentação com restrição de tempo – uma intervenção natural não farmacêutica – protege contra a obesidade, o envelhecimento e a interrupção do ritmo circadiano em tecidos periféricos, como o músculo esquelético. No entanto, os mecanismos subjacentes a esses benefícios não eram conhecidos.
Em moscas da fruta — cientificamente conhecidas como Drosophila melanogaster — Drosophila obesas que são submetidas a desafios obesogênicos e tratadas com alimentação com restrição de tempo mostraram melhor desempenho muscular, gordura intramuscular reduzida, níveis reduzidos de fosfo-AKT e uma redução no marcador de resistência a insulina. Os lipídios intramiocelulares e os triglicerídeos depositados nas células musculares esqueléticas podem ser prejudiciais se não forem esgotados rotineiramente.
O estudo atual, liderado pelo pesquisador Girish Melkani, Ph.D., da University of Alabama em Birmingham, fornece uma base mecanicista potencial para os benefícios mediados pela alimentação com restrição de tempo. Melkani e seus colegas descobriram que a alimentação com restrição de tempo induziu a regulação positiva em genes relacionados à produção e utilização de glicina e a regulação negativa de uma enzima chave envolvida na síntese de triglicerídeos, em todas as condições de alimentação com restrição de tempo.
Além disso, a alimentação com restrição de tempo induziu a regulação positiva em genes e aumentos nos metabólitos relacionados ao ciclo da purina no modelo de obesidade da mosca da fruta com dieta rica em gordura e levou à regulação positiva de genes e aumentos nos metabólitos relacionados à glicólise, metabolismo do glicogênio, o ciclo do ácido tricarboxílico e a cadeia de transporte de elétrons conectada pela sinalização da AMP quinase, em um modelo genético de obesidade da mosca da fruta com mutação na esfingosina quinase, ou Sk2.
“A prevalência da obesidade continua a ser um problema crescente em todo o mundo associado a cuidados de saúde incapacitantes e encargos econômicos”, disse Melkani, professor associado do Departamento de Patologia da Divisão de Patologia Molecular e Celular da UAB. “A obesidade está associada a várias comorbidades, especialmente dietas altamente calóricas e predisposição genética. Este estudo elucida os mecanismos potenciais por trás das propriedades protetoras da alimentação com restrição de tempo contra a disfunção do músculo esquelético e o comprometimento metabólico induzido pela obesidade”.
As descobertas podem abrir caminho para futuros estudos de alimentação com restrição de tempo no músculo, fornecendo uma forma natural e acessível de terapia alternativa para o gerenciamento de patologias relacionadas ao metabolismo e à obesidade, diz Melkani.
Melkani também descreveu seus objetivos de pesquisa de longo prazo. “Estudos recentes de associação do genoma e abordagens de sequenciamento de exon identificaram uma ligação de genes adicionais com obesidade genética. A obesidade está fortemente ligada a doenças cardiovasculares e demência. No entanto, a ligação mecanística permanece pouco compreendida e intervenções urgentes são necessárias para mitigar esses distúrbios .
“Nossa abordagem mecanicista – juntamente com intervenções que incluem alimentação com restrição de tempo – será altamente útil para abordar e tratar as disparidades de obesidade, doenças cardiovasculares e demência observadas no sul profundo”.
A mosca da fruta é um modelo favorável para o estudo de doenças metabólicas humanas. No estudo atual, o modelo de obesidade da mosca da fruta com dieta rica em gordura tem uma dieta suplementada com 5% de óleo de coco, e as moscas da fruta podem se alimentar 24 horas por dia. As moscas-das-frutas com restrição de tempo e dieta rica em gordura têm acesso à dieta rica em gordura apenas 12 horas por dia. O modelo de obesidade da mosca Sk2 tem uma mutação no gene Sk2, levando a um acúmulo característico de ceramida, que está implicado como um contribuinte para a obesidade.
Métodos experimentais para desempenho muscular no estudo atual incluíram testes de vôo onde 10 a 20 moscas de fruta são liberadas em uma caixa de Plexiglas, e a capacidade de cada mosca de voar para cima, horizontalmente, para baixo ou não é medida. Os métodos também incluíram análise citológica de tecido muscular e corpos gordurosos do abdômen, análises de expressão gênica e medição dos níveis de glicina, ATP e metabólitos.
Os co-primeiros autores do estudo, “A alimentação com restrição de tempo promove a função muscular por meio do ciclo de purina e sinalização de AMPK em modelos de obesidade de Drosophila”, são Christopher Livelo e Yiming Guo, estudantes de pós-graduação do Departamento de Patologia da UAB.
Os co-autores com Melkani, Livelo e Guo são Farah Abou Daya e Vasanthi Rajasekaran, Departamento de Patologia da UAB; Shweta Varshney, Hiep D. Le e Satchidananda Panda, Instituto Salk de Estudos Biológicos, La Jolla, Califórnia; e Stephen Barnes, Departamento de Farmacologia e Toxicologia da UAB.
O apoio veio de bolsas do National Institutes of Health AG065992 e AG068550, UAB Startup Funds 3123226 e 3123227 e doações da Wu-Tsai Human Performance Alliance e da Wu-Tsai Foundation.