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Vitamina B12 na dieta e metabolismo de gordura em C. elegans

Pesquisas mostram que a dieta afeta os níveis de gordura através da vitamina B12 em minhocas.

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A dieta tem um papel super importante no nosso bem-estar e tá ligada a vários problemas de saúde sérios, como câncer, doenças do coração e diabetes. Estudos recentes mostraram que o que a gente come afeta não só a ingestão de nutrientes, mas também as bactérias no nosso intestino. Esses minúsculos organismos que habitam nosso intestino podem influenciar como nosso corpo usa a energia e reage a infecções. Mas as maneiras específicas que a dieta afeta nossos genes e como nosso corpo funciona ainda não são totalmente compreendidas.

Um modelo interessante pra estudar a dieta é o verme C. elegans. Esse verme é pequeno, transparente e já foi bastante estudado em genética. Ele tem hábitos alimentares simples, se alimentando principalmente de um tipo de bactéria. Os pesquisadores descobriram que mudar a dieta do C. elegans pode levar a mudanças significativas na rapidez com que eles crescem e até quanto tempo vivem.

O Papel da Vitamina B12 na Saúde

A vitamina B12 é um nutriente essencial que certas bactérias podem produzir, mas plantas e animais não conseguem. Essa vitamina é absorvida pela nossa dieta e é importante para várias funções do corpo. A B12 atua de duas maneiras principais. A primeira ajuda em um processo químico chamado ciclo do um-carbono, que produz um composto crucial pra fazer DNA e proteínas. Esse processo pode influenciar o crescimento e a saúde reprodutiva. A segunda maneira ajuda a quebrar Ácidos Graxos, que são os blocos de construção das gorduras. Esses processos podem impactar a rapidez com que os organismos se desenvolvem e sua longevidade.

Entendendo o Metabolismo Lipídico

O metabolismo lipídico se refere a como nosso corpo lida com as gorduras. O corpo tem um sistema complexo pra gerenciar as gorduras por meio de processos como produção, quebra e transporte de gordura. Ter um nível equilibrado de gordura é essencial pra armazenar energia, construir estruturas celulares, sinalizar entre células e produzir hormônios. Porém, além da ingestão direta de gordura pela comida, os efeitos de outros componentes dietéticos sobre como nosso corpo processa as gorduras são menos claros.

Pesquisando os Efeitos Dietéticos nos Níveis de Lipídios

Neste estudo, os pesquisadores queriam descobrir como diferentes dietas afetam os níveis de gordura no C. elegans. Eles compararam duas dietas: uma com um tipo específico de bactéria, Comamonas aquatica DA1877, e outra com uma cepa padrão de E. coli. Usando técnicas de coloração especiais, eles observaram que os vermes na dieta DA tinham níveis de gordura significativamente mais baixos em comparação aos da dieta E. coli.

Comparando Dietas e Níveis de Gordura

Pra examinar as diferenças nos níveis de gordura, os pesquisadores usaram um corante que se liga à gordura e analisaram as amostras. Eles perceberam que os vermes alimentados com a bactéria DA tinham quantidades reduzidas de gordura, como triacilglicerol, um tipo comum de gordura no corpo.

Os pesquisadores também olharam pra Expressão Gênica, que mostra como genes específicos estão ativos nos vermes. Eles encontraram milhares de genes afetados pelas diferentes dietas. Especificamente, descobriram que 13 de 16 vias relacionadas ao metabolismo de gordura foram influenciadas pela dieta DA. Isso incluiu uma queda significativa na expressão do fat-7, um gene responsável pela produção de um tipo de ácido graxo.

Mudanças nos Ácidos Graxos nos Vermes

Em seguida, os pesquisadores analisaram os tipos de ácidos graxos presentes nos vermes. Eles perceberam que, embora a quantidade total de gordura permanecesse semelhante entre as duas dietas, os tipos de ácidos graxos variavam bastante. A dieta DA resultou em menos ácidos graxos específicos que geralmente são encontrados nas bactérias. Além disso, a proporção de certos tipos de gordura mudou drasticamente, com a dieta DA levando a um aumento em alguns e uma diminuição em outros.

Eles também queriam verificar se essas mudanças eram simplesmente devido a diferentes quantidades de comida consumidas. Pra isso, mediram com que frequência os vermes estavam bombeando comida pra boca e não encontraram diferenças significativas entre os grupos. Isso indica que as mudanças nos níveis lipídicos não foram apenas resultado de quanto alimento estavam consumindo.

Investigando os Mecanismos Genéticos

Pra descobrir como a dieta DA influenciou os níveis de gordura, os pesquisadores olharam a expressão de genes em vermes jovens, focando naqueles envolvidos no metabolismo de gordura. Eles identificaram muitos genes que mudaram significativamente em resposta às diferentes dietas. Isso destaca como a dieta pode alterar a atividade genética relacionada ao processamento de gordura.

Entre os genes identificados, o fat-7 se destacou. Pra entender seu papel, os pesquisadores realizaram experimentos em que manipularam os níveis de fat-7 e acompanharam as mudanças no conteúdo de gordura. Níveis mais altos de fat-7 levaram a um aumento no conteúdo de gordura, enquanto níveis reduzidos resultaram em menos gordura.

O Papel da Vitamina B12 na Regulação Lipídica

Os pesquisadores descobriram que a quantidade de vitamina B12 presente na dieta DA era um fator significativo que afetava os níveis de gordura. As bactérias DA continham níveis mais altos de B12 em comparação à E. coli. Isso levou a um aumento em um composto chamado S-adenosil metionina (SAM), que é crucial na regulação dos níveis de gordura.

O estudo revelou que a B12 promove a produção de Fosfatidilcolina (PC), que atua como um sinal para o gerenciamento de gordura no corpo. Os níveis de PC eram mais altos nos vermes alimentados com a dieta DA, o que se correlacionou com níveis mais baixos de gordura. Basicamente, a presença de B12 iniciou uma reação em cadeia levando a mudanças no metabolismo de gordura nos vermes.

A Influência do PC

O PC foi encontrado como crucial em vias de sinalização que regulam os níveis de gordura. Os pesquisadores usaram uma variedade de técnicas genéticas e bioquímicas pra demonstrar que o aumento de PC da dieta DA estava associado a uma diminuição na produção de gordura. Esse efeito ocorreu por meio de interações com um fator de transcrição chamado SBP-1, que é conhecido por influenciar genes relacionados à gordura.

Impacto na Dinâmica das Gotículas Lipídicas

Além disso, os pesquisadores olharam para as estruturas de armazenamento de gordura nos vermes chamadas gotículas lipídicas (LDs). Eles observaram que a dieta DA não só afetou o conteúdo total de gordura, mas também influenciou o tamanho e número dessas gotículas. Vermes na dieta DA tinham menos e menores gotículas lipídicas, indicando uma capacidade reduzida de armazenamento de gordura.

O SEIP-1, uma proteína que ajuda a gerenciar a formação de LD, foi encontrado menos ativo em vermes alimentados com a dieta DA. Essa mudança na atividade do SEIP-1 sugere que as interações entre componentes dietéticos, como B12 e PC, desempenham um papel em como a gordura é armazenada no corpo.

O Papel da Esfingomielinase Ácida

Outra descoberta interessante foi o papel da esfingomielinase ácida (ASM-3), uma enzima ligada à produção de fosfo-colina, que está envolvida nas mesmas vias metabólicas. A dieta DA levou a níveis aumentados de ASM-3, alinhando-se aos níveis mais altos de PC observados. Os pesquisadores descobriram que a interrupção da ASM-3 também alterou o conteúdo de gordura, confirmando ainda mais seu papel no processo de regulação da gordura.

Conclusão: Insights para o gerenciamento da saúde

A pesquisa ilumina como fatores dietéticos, especialmente a vitamina B12 de bactérias específicas, afetam o metabolismo de gordura no C. elegans. Através de uma série de interações complexas envolvendo SAM, PC e várias expressões gênicas, a B12 dietética parece desempenhar um papel significativo na gestão dos níveis lipídicos. O estudo destaca a importância dos micronutrientes no controle dietético sobre o metabolismo e sugere aplicações potenciais no gerenciamento de condições de saúde relacionadas à gordura.

Essas descobertas podem ajudar a guiar futuras intervenções dietéticas voltadas a melhorar o metabolismo lipídico e gerenciar distúrbios relacionados em humanos. A complexidade das influências nutricionais na saúde pede mais pesquisa, especialmente em como componentes dietéticos específicos podem ser utilizados pra melhores resultados de saúde.

Fonte original

Título: Dietary bacteria control C. elegans fat content through pathways converging at phosphatidylcholine

Resumo: Dietary factors play a pivotal role in regulating metabolism in both health and disease. Lipid metabolism is particularly important for organismal health and longevity. However, the mechanisms by which dietary factors influence lipid metabolism remain poorly understood. Here, using the nematode C. elegans as a model system, we investigated the influence of distinct bacterial diets on fat metabolism. We found that dietary vitamin B12 activates the S-adenosyl methionine (SAM) and phosphatidylcholine (PC) biosynthetic pathways. This activation leads to elevated levels of PC, which in turn suppresses the expression of the gene fat-7 and modulates lipid droplet dynamics through the regulatory proteins SBP-1/SREBP1 and SEIP-1/SEIPIN, respectively. Additionally, we identified a feedback loop involving SBP-1-mediated regulation of acid sphingomyelinase ASM-3, which enhances the production of phospho-choline and further stimulates PC synthesis. Our localization studies further suggest that ASM-3 may act as a signaling mediator between the intestine and coelomocytes, coordinating their roles in vitamin B12-mediated fat regulation. Overall, our findings shed new light on the complex interplay between diet and metabolic regulation, with a particular emphasis on the central role of phosphatidylcholine. HighlightsO_LIAnimals govern PC level to regulate lipid homeostasis in response to diets C_LIO_LIB12 regulates SAM-PC axis to affect lipogenic genes expression and LD biogenesis C_LIO_LICoelomocytes regulate diets-induced lipid homeostasis through asm-3 C_LIO_LIasm-3 constructs a positive feedback loop to participate in PC metabolism C_LI

Autores: HsiaoFen Han, S.-F. Nien, H.-S. Jiang, J.-C. Wu, C.-Y. Chiang, M.-T. Li, L.-J. Huang, S. Chiang, L.-C. Lin, Y.-T. Chuang, Y.-H. Lin, C.-W. Wang, Y.-C. Wu

Última atualização: 2024-05-06 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.24.581900

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.24.581900.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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