pmid: "26378573"
title: "Cardamomo Verde e Preto em um Modelo de Rato com Síndrome Metabólica Induzida por Dieta"
authors: "Bhaswant M, Poudyal H, Mathai ML, Ward LC, Mouatt P, Brown L"
journal: "Nutrients"
pubdate: "2015 Sep 11"
doi: "10.3390/nu7095360"
source: "PMC Full Text"
Cardamomo Verde e Preto em um Modelo de Rato com Síndrome Metabólica Induzida por Dieta
Autores
Bhaswant M, Poudyal H, Mathai ML, Ward LC, Mouatt P, Brown L
Periodico
Nutrients (2015 Sep 11)
Conteudo
Green and Black Cardamom in a Diet-Induced Rat Model of Metabolic Syndrome
Both black (B) and green (G) cardamom are used as flavours during food preparation. This study investigated the responses to B and G in a diet-induced rat model of human metabolic syndrome. Male Wistar rats were fed either a corn starch-rich diet (C) or a high-carbohydrate, high-fat diet with increased simple sugars along with saturated and trans fats (H) for 16 weeks. H rats showed signs of metabolic syndrome leading to visceral obesity with hypertension, glucose intolerance, cardiovascular remodelling and nonalcoholic fatty liver disease. Food was supplemented with 3% dried B or G for the final eight weeks only. The major volatile components were the closely related terpenes, 1,8-cineole in B and α-terpinyl acetate in G. HB (high-carbohydrate, high-fat + black cardamom) rats showed marked reversal of diet-induced changes, with decreased visceral adiposity, total body fat mass, systolic blood pressure and plasma triglycerides, and structure and function of the heart and liver. In contrast, HG (high-carbohydrate, high-fat + green cardamom) rats increased visceral adiposity and total body fat mass, and increased heart and liver damage, without consistent improvement in the signs of metabolic syndrome. These results suggest that black cardamom is more effective in reversing the signs of metabolic syndrome than green cardamom.
- Introduction
Spices are used to flavour foods but they may also be effective as functional foods to improve health or decrease the risk of disease. In particular, spices may decrease metabolic syndrome, defined as the cluster of obesity, hypertension, diabetes and non-alcoholic fatty liver disease. These metabolic perturbations lead to chronic changes in the structure and function of the heart, liver, kidneys and pancreas. The prevalence of metabolic syndrome is high in both developing and developed countries including the USA (34%), India (25.6%), Kuwait (24.8%) and Australia (22.1%).
Cardamom is a well-known spice with green (Elettaria cardamomum Maton) and black (Amomum subulatum Roxburgh) varieties, both in the family Zingiberaceae, used in culinary and traditional medicine practices. Black cardamom is grown in the north-eastern Indian state of Sikkim as well as in neighbouring Nepal and Bhutan while green cardamom is grown in the southern Indian states of Tamil Nadu, Kerala and Karnataka with Guatemala as the other major source. Dry pods of cardamom contain volatile oils, phenolic acids, lipids and sterols. Both black and green cardamom contain terpenes in the essential oils, with 1,8-cineole and α-terpineol found in black cardamom and α-terpinyl acetate and 1,8-cineole in green cardamom.
O cardamomo verde é usado desde o século IV a.C. por praticantes ayurvédicos indianos e médicos gregos e romanos antigos para o tratamento de indigestão, bronquite, asma e constipação, e para estimular o apetite na anorexia; outras indicações incluem diarreia, dispepsia, epilepsia, hipertensão, doenças cardiovasculares, úlceras, distúrbios gastrointestinais e vômito. Da mesma forma, o cardamomo preto é usado por praticantes ayurvédicos e unani para muitas doenças, incluindo indigestão, vômito, doenças retais, disenteria, congestão hepática, distúrbios gastrointestinais e queixas geniturinárias.
Ratos alimentados com dieta rica em carboidratos e gorduras por oito semanas desenvolveram adiposidade visceral, intolerância à glicose com aumento das concentrações plasmáticas de insulina, aumento da pressão arterial sistólica, danos estruturais ao coração e fígado e concentrações elevadas de lipídios plasmáticos. Portanto, neste estudo, comparamos as respostas cardiovasculares, hepáticas e metabólicas ao cardamomo verde e preto em um modelo de rato alimentado com dieta rica em carboidratos e gorduras, simulando a síndrome metabólica humana. Essas medições incluíram pressão arterial sistólica, ecocardiografia, reatividade vascular, deposição de colágeno cardíaco, rigidez, bioquímica plasmática e histologia para alterações estruturais no coração e fígado. Relatamos que a adição de cardamomo preto à dieta melhorou os sinais da síndrome metabólica de forma muito mais eficaz do que o cardamomo verde. Além disso, o cardamomo verde pode piorar a estrutura do coração e do fígado.
- Seção Experimental
2.1. Análise do Cardamomo Verde e do Cardamomo Preto
100 mg de cardamomo preto ou verde foram extraídos em 3 mL de etanol 100% por sonicação por 10 min. Após centrifugação, uma alíquota do sobrenadante foi transferida para um frasco e injetada em um GC HP 6890 e MS 5973 (Agilent Technologies, Mulgrave, Victoria, Austrália). A análise foi realizada usando uma coluna GC HP-5MS (Agilent 19091S-433), 30 m × 0,25 µm, com fluxo de 0,9 mL/min de hélio a uma velocidade média de 35 cm/s. As configurações do forno foram temperatura inicial de 50 °C mantida por 5 min, com rampa de 10 °C por minuto até 250 °C, tempo total de corrida de 30 min. A temperatura do injetor foi de 250 °C com injeção de 1 µL e razão de divisão de 50:1. As configurações do MS foram tensão EM 71, fonte 230 e quadrupolo 150, com varredura para massas entre 35 e 350 amu. Os constituintes foram identificados por comparação dos espectros de MS dos picos com as bibliotecas GC MS de NIST, Adams e Wiley, com limite de correspondência >95%. Os pós de cardamomo preto e verde foram analisados quanto a proteína, gordura, carboidratos totais e valor energético pela Symbio Alliance, Brisbane, Queensland, Austrália.
2.2. Animais e Dietas
Todos os protocolos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética Animal da Universidade do Sul de Queensland, sob as diretrizes do Conselho Nacional de Saúde e Pesquisa Médica da Austrália (Número de Aprovação Ética: 13REA005). O grupo experimental, composto por 72 ratos Wistar machos (9–10 semanas de idade; pesando 335–340 g), foi alojado individualmente em uma sala com temperatura controlada, sob ciclo claro/escuro de 12 horas, com excesso de comida e água, no biotério da Universidade do Sul de Queensland. Os ratos foram divididos aleatoriamente em seis grupos experimentais (n = 12 cada) e alimentados com amido de milho (C), amido de milho + cardamomo preto (CB), amido de milho + cardamomo verde (CG), dieta rica em carboidratos e gorduras (H), dieta rica em carboidratos e gorduras + cardamomo preto (HB) ou dieta rica em carboidratos e gorduras + cardamomo verde (HG). Os ratos CB, CG, HB e HG foram alimentados com uma dieta basal C e H durante as primeiras 8 semanas do protocolo e, nas 8 semanas seguintes, esses ratos foram tratados com a mesma dieta suplementada com 3% de cardamomo verde ou preto (30 g/kg substituindo 30 mL/kg de água na comida). O cardamomo preto em pó foi fornecido pelo Sr. Parasuram Poudyal (Ranipool, Sikkim, Índia) e o cardamomo verde foi fornecido pelo Prof. Krishna Kumar (Coimbatore, Tamil Nadu, Índia). Todos os ratos alimentados com a dieta H receberam 25% de frutose adicionada à água de beber. As dietas C e H foram preparadas em nosso laboratório (Tabela 1). Medições de peso corporal e ingestão de comida e água foram realizadas diariamente, e a eficiência alimentar (%) foi calculada.
Composição das dietas de amido de milho (C) e rica em carboidratos e gorduras (H).
Ingrediente, g/kg C H Amido de milho 570,0 - Ração de rato em pó 155,0 155,0 Mistura de sais HMW 25,0 25,0 Frutose - 175,0 Sebo bovino - 200,0 Leite condensado - 395,0 Água 250,0 50,0 Energia, kJ/g 11,23 17,93
2.3. Teste de Tolerância Oral à Glicose
Ao final do protocolo de alimentação, os ratos foram privados de comida durante a noite (12 h) e um teste de tolerância oral à glicose foi realizado. A água suplementada com frutose nos grupos H, HG e HB foi substituída por água normal durante o período de privação alimentar. As concentrações basais de glicose no sangue foram medidas em sangue coletado da veia da cauda usando o medidor de glicose Medisense Precision Q.I.D. (Abbott Laboratories, Bedford, MA, EUA). Os ratos receberam 2 g/kg de peso corporal de glicose como uma solução aquosa a 40% por gavagem oral. Amostras de sangue da veia da cauda foram coletadas aos 30, 60, 90 e 120 minutos após a administração de glicose.
2.4. Pressão Arterial Sistólica
A pressão arterial sistólica foi medida nas semanas 0, 8 e 16 sob sedação leve por injeção intraperitoneal de Zoletil (tiletamina 15 mg/kg, zolazepam 15 mg/kg; Virbac, Peakhurst, Nova Gales do Sul, Austrália). As medições foram realizadas usando o Transdutor de Pulso Piezoelétrico MLT1010 (ADInstruments Austrália, Bella Vista, Nova Gales do Sul, Austrália) e um manguito de cauda inflável conectado a um Transdutor de Pressão Fisiológica MLT844 (ADInstruments Austrália, Bella Vista, Nova Gales do Sul, Austrália) e à unidade de aquisição de dados PowerLab (ADInstruments Austrália, Bella Vista, Nova Gales do Sul, Austrália).
2.5. Ecocardiografia
O exame ecocardiográfico utilizando o transdutor de 12 MHz Hewlett Packard Sonos 5500 foi realizado para avaliar a estrutura e função cardiovascular às 16 semanas, dois dias após a medição da pressão arterial sistólica sob anestesia com Zoletil intraperitoneal (tiletamina 15 mg/kg e zolazepam 15 mg/kg; Virbac, Peakhurst, Nova Gales do Sul, Austrália) e Ilium Xylazil (xilazina 15 mg/kg, intraperitoneal, Troy Laboratories, Smithfield, Nova Gales do Sul, Austrália).
2.6. Preparação do Coração Isolado
Após 3 horas de jejum, a anestesia terminal foi induzida por injeção intraperitoneal de pentobarbitona sódica (Lethabarb, 100 mg/kg) entre 9h e 17h. Após a administração de heparina (Sigma-Aldrich Austrália, Sydney, Austrália) (200 UI) através da veia femoral direita, o sangue (~6 mL) da aorta abdominal foi coletado em tubos heparinizados. Preparações de coração isolado de Langendorff foram utilizadas para avaliar a função ventricular esquerda dos ratos em todos os grupos. A função ventricular isovolumétrica foi medida inserindo um cateter balão de látex no ventrículo esquerdo do coração isolado, conectado a um transdutor de pressão fisiológica Capto SP844 MLT844 e ao software Chart em um sistema MacLab (ADInstruments Austrália e Ilhas do Pacífico, Bella Vista, Nova Gales do Sul, Austrália).
2.7. Contratilidade Aórtica
Anéis aórticos torácicos (4 mm de comprimento) foram suspensos em uma câmara de banho de órgãos preenchida com solução salina fisiológica de Tyrode borbulhada com 95% O2-5% CO2 e deixados estabilizar em uma tensão de repouso de 10 mN. Curvas cumulativas de concentração-resposta (contração) foram obtidas para noradrenalina (Sigma-Aldrich Austrália) e curvas cumulativas de concentração-resposta (relaxamento) foram obtidas para acetilcolina (Sigma-Aldrich Austrália, Sydney, Nova Gales do Sul, Austrália) e nitroprussiato de sódio (Sigma-Aldrich Austrália, Sydney, Nova Gales do Sul, Austrália) após contração submáxima (70%) à noradrenalina.7 µm) do ventrículo esquerdo e do fígado foram cortadas e coradas com hematoxilina e eosina para estudar a infiltração de células inflamatórias e para determinar vacúolos de gordura no fígado com uma objetiva de 20× usando um microscópio Olympus BX51 (Olympus, Melville, NY, EUA). Além disso, secções do ventrículo esquerdo do coração foram coradas com vermelho de picrossírius para estudar a deposição de colágeno. A microscopia confocal a laser (LSM 510 upright Confocal Microscope, Carl Zeiss, North Ryde, New South Wales, Austrália) foi usada para determinar a extensão da deposição de colágeno em secções de tecido selecionadas.
Um instrumento Norland XR36 DXA (absorciometria de raios-X de dupla energia) (Norland Corp., Fort Atkinson, WI, EUA) foi usado ao final de 16 semanas, 2 dias após a ecocardiografia e 2 dias antes dos experimentos terminais, sob anestesia com Zoletil (tiletamina 25 mg/kg e zolazepam 25 mg/kg) e Ilium Xylazil (xilazina 15 mg/kg) via injeção intraperitoneal. As varreduras foram analisadas usando o software recomendado pelo fabricante para uso em animais de laboratório (Small Subject Analysis Software, versão 2.5.3/1.3.1; Norland Corp, Fort Atkinson, WI, EUA). O erro de precisão da massa magra para medições replicadas, com reposicionamento, foi de 3,2%. O índice de adiposidade visceral (%) foi calculado.
2.9. Pesos dos Órgãos
Os ventrículos direito e esquerdo foram separados após os experimentos de perfusão e pesados. O fígado e a gordura abdominal foram removidos no momento das remoções do coração para os experimentos de perfusão e secos com papel absorvente para pesagem. As gorduras perirrenal, epididimal e omental foram pesadas juntas como gordura abdominal. Os pesos dos órgãos foram normalizados em relação ao comprimento da tíbia no momento de sua remoção (em mg/mm). Imediatamente após a pesagem, o VE (ventrículo esquerdo), o fígado e a gordura retroperitoneal foram armazenados a −20 °C em tubos de centrífuga de polipropileno de 50 mL para análises futuras.
2.10. Histologia
Dois ratos por grupo foram selecionados exclusivamente para análise histológica. Logo após a eutanásia, o coração e o fígado foram coletados e fixados em formalina tamponada neutra a 10% por 3 dias. As amostras foram então desidratadas e embebidas em parafina. Secções finas (
2.11. Bioquímica Plasmática
O sangue foi centrifugado a 5000× g por 15 min dentro de 30 min após a coleta em tubos heparinizados. O plasma foi separado e transferido para tubos Eppendorf para armazenamento a −20 °C antes da análise. As concentrações plasmáticas de colesterol total, triglicerídeos, ácidos graxos não esterificados (AGNE), atividades da alanina transaminase plasmática (ALT), aspartato transaminase (AST) e fosfatase alcalina (ALP) foram determinadas usando kits e controles fornecidos pela Olympus usando um analisador Olympus (AU 400 Tóquio, Japão). As concentrações plasmáticas de insulina e leptina (ALPCO, Salem, NH, EUA) foram estimadas usando um kit ELISA comercial de acordo com os padrões e protocolos fornecidos pelo fabricante.
2.12. Análise Estatística
Todos os dados são apresentados como média ± erro padrão da média (EPM). Os resultados foram testados quanto à variância homogênea usando o teste de Bartlett, e as variáveis que não estavam normalmente distribuídas foram transformadas (usando função log 10) antes das análises estatísticas. Os grupos C, CG, CB, H, HB e HG foram testados quanto aos efeitos da dieta, tratamento e suas interações por Análise de Variância (ANOVA) bidirecional. Quando a interação e/ou os efeitos principais foram significativos, as médias foram comparadas usando o teste post hoc de comparações múltiplas de Newman-Keuls. Onde as transformações não resultaram em normalidade ou variância constante, foi realizado o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis e p < 0,05 foi considerado significativo. Todas as análises estatísticas foram realizadas usando o GraphPad Prism versão 6.00 para Windows (San Diego, CA, EUA).
3. Resultados
3.1. Análise do Cardamomo
O cardamomo preto continha 1,8-cineol como o principal constituinte volátil (>65%), enquanto o cardamomo verde continha acetato de α-terpinila (>72%) que não estava presente no cardamomo preto (Tabela 2). O cardamomo preto apresentou aumento no teor de carboidratos, mas diminuição no teor de gordura em comparação ao cardamomo verde (Tabela 2).
Análise do cardamomo.
Variável Cardamomo Verde Cardamomo Preto Área de cromatografia gasosa-espectrometria de massa (CG-EM) (%) Acetato de α-terpinila 72,73 -* 1,8-cineol 10,61 65,52 α-terpineol 0,86 3,29 Limoneno 0,38 3,59 α-pineno 1,50 2,84 β-pineno 0,23 3,43 Composição Energia (KJ/100 g) 1557 1477 Proteína (% p/p) 10,8 9,3 Gordura total (% p/p) 10,3 1,7 Umidade (% p/p) 12,2 9,4 Carboidrato total (%) 58,4 73,9
Os valores são representados como média da análise em duplicata; * não detectado por CG-EM.
3.2. Parâmetros Metabólicos
A ingestão de alimento e água foi reduzida nos ratos H, HB e HG em comparação aos ratos C, CB e CG, respectivamente (Tabela 3). A suplementação com cardamomo não alterou a ingestão de alimento ou água em nenhum grupo (Tabela 3). A suplementação com cardamomo verde e cardamomo preto aumentou a ingestão de energia em comparação aos ratos C e H (Tabela 3). A eficiência de conversão alimentar foi aumentada nos ratos H em comparação aos ratos C, mas reduzida pelo cardamomo preto (CB, HB) em comparação ao cardamomo verde (CG, HG) (Tabela 3). Os grupos de cardamomo preto apresentaram diminuição no ganho de peso corporal e na circunferência abdominal em comparação aos grupos de cardamomo verde e alimentados com dieta rica em carboidratos e gorduras (Tabela 3). Os índices de massa corporal e adiposidade visceral foram reduzidos apenas nos ratos HB (Tabela 3). A densidade mineral óssea foi aumentada nos ratos H em comparação aos ratos C e normalizada apenas pelo tratamento com cardamomo preto. A massa magra corporal total aumentou nos ratos H e HB em comparação aos ratos C, CB e CG. Nos ratos HG, a massa magra corporal total diminuiu, mas a massa gorda corporal total aumentou (Tabela 3). O cardamomo preto reduziu a gordura corporal total em ambos os grupos CB e HB (Tabela 3). Essas alterações na gordura corporal total são consistentes com as medidas de gordura abdominal, onde o cardamomo preto diminuiu e o cardamomo verde aumentou os coxins de gordura abdominal (Tabela 3).
As concentrações de lipídios plasmáticos aumentaram nos ratos H em comparação com os ratos C (Tabela 3). Os ratos CB, CG e HB apresentaram diminuição da concentração de lipídios plasmáticos, em contraste com os ratos HG. As concentrações de insulina plasmática quase quadruplicaram nos ratos H em comparação com os ratos C (Tabela 3); essas concentrações foram reduzidas tanto pelo cardamomo preto quanto pelo verde. O teste de tolerância oral à glicose mostrou melhora no metabolismo da glicose nos ratos C em comparação com os ratos H, enquanto não foram observadas alterações significativas com o tratamento HG ou HB em comparação com os ratos H (Tabela 3).
3.3. Estrutura e Função Cardiovascular
Em comparação com os ratos C, os ratos H apresentaram aumento do peso ventricular esquerdo e do diâmetro interno na diástole como sinal de hipertrofia excêntrica, sem alterações na espessura relativa da parede, aumento do volume sistólico ou débito cardíaco (Tabela 4). Os ratos H também apresentaram função cardíaca prejudicada, observada como aumento da pressão arterial sistólica e rigidez diastólica com aumento dos volumes diastólico, sistólico e sistólico e diminuição do encurtamento fracional, pressão desenvolvida e taxa de variação da pressão (dP/dt) (Tabela 4). Os ratos com cardamomo verde apresentaram função cardíaca prejudicada, observada como diminuição do encurtamento fracional, aumento do estresse parietal, aumento da rigidez diastólica, diminuição da pressão desenvolvida e diminuição da dP/dt nos ratos HG. Além disso, os volumes diastólico, sistólico e sistólico e o débito cardíaco foram elevados com a suplementação de cardamomo verde. Os ratos HB apresentaram volumes normalizados, sem sinais de hipertrofia excêntrica e massa ventricular esquerda estimada normalizada e, portanto, função cardíaca melhorada (Tabela 4). O HB aumentou a frequência cardíaca e, consequentemente, o débito cardíaco. No entanto, os ratos HB apresentaram diminuição da pressão arterial sistólica, peso úmido do VE e constante de rigidez diastólica quando comparados aos ratos H e HG; não foram observadas alterações significativas nos ratos CB (Tabela 4).
Ingestão alimentar, composição corporal e antropometria, pesos úmidos dos órgãos, alterações no teste de tolerância à glicose, insulina plasmática e bioquímica plasmática em ratos alimentados com dieta de amido de milho (C), C + cardamomo verde (CG), C + cardamomo preto (CB), alto carboidrato, alta gordura (H), H + cardamomo verde (HG) e H + cardamomo preto (HB) (n = 8 ratos/grupo).
Variável C CG CB H HG HB Valores de p Dieta Tratamento Interação Consumo de ração (g/dia) 33,8 ± 0,7 a 35,1 ± 0,7 a 34,6 ± 0,8 a 26,9 ± 0,7 ab 24,2 ± 0,5 b 25,0 ± 0,6 ab <0,0001 0,55 0,0157 Consumo de água (mL/dia) 23,9 ± 1,4 b 36,8 ± 2,0 a 27,2 ± 2,0 b 26,6 ± 1,2 b 28,0 ± 1,0 b 35,0 ± 1,3 a 0,65 <0,0001 <0,0001 Consumo de cardamomo (g/dia) 0,0 ± 0,0 c 1,1 ± 0,0 a 1,1 ± 0,0 a 0,0 ± 0,0 c 0,7 ± 0,0 b 0,8 ± 0,0 b <0,0001 <0,0001 <0,0001 Ingestão energética cumulativa da água (kJ) 0,0 ± 0,0 c 0,0 ± 0,0 c 0,0 ± 0,0 c 6230 ± 700 b 6.450 ± 350 b 7.950 ± 490 a <0,0001 0,0554 0,0554 Ingestão energética cumulativa da ração (kJ) 21.640 ± 730 22.440 ± 690 22.150 ± 420 24.760 ± 670 24.680 ± 1290 24.890 ± 670 0,0001 0,88 0,85 Ingestão energética cumulativa (kJ) 21.640 ± 730 b 22.440 ± 690 b 22.150 ± 420 b 30.990 ± 730 a 31.130 ± 1420 a 32.840 ± 930 a <0,0001 0,40 0,51 Eficiência de conversão alimentar (%) 1,6 ± 0,3 c 3,1 ± 0,2c 1,3 ± 0,5 c 8,4 ± 1,2 a 8,1 ± 0,
b <0.0001 0.0282 0.0129 Fígado 261.8 ± 10.1 b 248.6 ± 11.3 b 226.3 ± 4.7 c 336.3 ± 12.3 a 345.9 ± 10.4 a 282.4 ± 11.0 b <0.0001 <0.0001 0.15
Metabolismo da glicose e bioquímica plasmática
OGTT-AUC (mmol/L·min) 659 ± 13 c 722 ± 18 b 715 ± 28 bc 799 ± 9 a 818 ± 19 a 763 ± 7 a <0.001 0.0574 0.0364
Insulina plasmática (μmol/L) 2.0 ± 0.2 b 0.9 ± 0.1 b 1.3 ± 0.2 b 5.7 ± 1.3 a 2.2 ± 0.5 b 2.8 ± 0.5 b <0.001 0.0014 0.11
Leptina plasmática (ng/mL) 3.3 ± 0.5 b 5.3 ± 0.8 b 1.9 ± 0.5 b 7.9 ± 1.0 a 9.1 ± 0.6 a 3.4 ± 0.5 b <0.001 <0.0001 0.07
ALP plasmática (U/L) 131 ± 7 cd 170 ± 13 cd 113 ± 4 214 ± 18 b 261 ± 23 a 178 ± 15 c <0.001 0.0001 0.66
ALT plasmática (U/L) 30.1 ± 2.0 c 34.8 ± 2.3 bc 25.5 ± 0.8 c 39.0 ± 3.8 a 38.3 ± 1.6 bc 35.4 ± 2.4 bc 0.0003 0.0376 0.35
AST plasmática (U/L) 61.5 ± 1.5 b 67.2 ± 3.5 b 59.2 ± 1.7 b 90.2 ± 5.6 a 62.2 ± 2.0 b 59.3 ± 1.2 b 0.0024 <0.0001 <0.0001
Colesterol total plasmático (mmol/L) 1.8 ± 0.1 bc 1.5 ± 0.1 c 1.7 ± 0.1 c 2.2 ± 0.1 a 2.0 ± 0.1 ab 1.8 ± 0.1 bc <0.001 0.0042 0.0487
Triglicerídeos plasmáticos (mmol/L) 0.9 ± 0.1 b 0.7 ± 0.1 b 0.5 ± 0.1 b 2.2 ± 0.4 a 2.3 ± 0.3 a 1.1 ± 0.2 b <0.001 0.0032 0.1
NEFA plasmático (mmol/L) 3.8 ± 0.6 bc 2.1 ± 0.2 c 2.2 ± 0.2 c 6.6 ± 0.8 a 6.2 ± 0.4 a 4.1 ± 0.5 bc <0.001 0.0008 0.1
Cada valor é uma média ± Erro Padrão da Média (EPM). Médias em uma linha com sobrescritos diferentes diferem, p < 0,05. ALP, fosfatase alcalina; ALT, aspartato transaminase; AST, aspartato transaminase; NEFA, ácidos graxos não esterificados. * Ganho de peso corporal calculado como porcentagem do aumento do peso corporal de 8 semanas a 16 semanas (8 semanas).
Alterações na estrutura e função cardiovascular em ratos alimentados com dietas C, CG, CB, H, HG e HB (n = 8 ratos/grupo).
Variável C CG CB H HG HB Valores de p Dieta Tratamento Interação Frequência cardíaca (bpm) 268,8 ± 21,5 b 236,0 ± 10,2 b 299,4 ± 22,1 b 352,6 ± 22,9 a 255,1 ± 19,3 b 317,5 ± 19,8 ab 0,0164 0,0024 0,18 LVIDd (mm) 6,61 ± 0,27 b 7,81 ± 0,16 a 7,07 ± 0,18 b 7,86 ± 0,36 a 8,11 ± 0,16 a 7,24 ± 0,26 b 0,006 0,003 0,06 LVIDs (mm) 3,46 ± 0,12 b 4,44 ± 0,18 a 3,35 ± 0,16 b 4,20 ± 0,16 a 4,45 ± 0,28 a 3,48 ± 0,24 b 0,08 <0,0001 0,15 Fração de encurtamento (%) 53,0 ± 1,5 a 43,3 ± 1,5 b 55,3 ± 1,9 a 51,4 ± 3,6 ab 45,0 ± 3,3 b 50,4 ± 2,3 a 0,44 0,0016 0,42 (+)dP/dt (mmHg/s) 1298 ± 56 a 1200 ± 63 a 1265 ± 54 a 842 ± 42 b 883 ± 59 b 1186 ± 61 a <0,0001 0,0045 0,0063 (−)dP/dt (mmHg/s) −858 ± 38 a −687 ± 42 c −734 ± 27 cb −437 ± 38 d −532 ± 39 d −712 ± 38 cb <0,0001 0,0125 <0,0001 Rigidez diastólica (k) 22,7 ± 0,7 b 23,6 ± 0,9 b 22,2 ± 0,8 b 28,5 ± 0,5 a 27,3 ± 0,5 a 24,1 ± 0,8 b <0,0001 0,0014 0,0286 Volume diastólico (μL) 313 ± 36 b 504 ± 29 a 377 ± 29 b 530 ± 68 a 562 ± 33 a 408 ± 42 b 0,0043 0,0037 0,07 Volume sistólico (μL) 44 ± 5 b 95 ± 11 a 42 ± 6 b 80 ± 9 a 100 ± 16 a 49 ± 10 b 0,06 <0,0001 0,24 Volume de ejeção (μL) 269 ± 38 b 409 ± 22 ab 335 ± 28 b 445 ± 63 a 463 ± 31 a 359 ± 37 b 0,0092 0,06 0,11 Débito cardíaco (mL/min) 71,9 ± 13,0 b 96,0 ± 5,5 b 101,2 ± 10,6 b 157,2 ± 23,7 a 119,6 ± 16,1 ab 115,4 ± 14,4 ab 0,0017 0,88 0,0451 Massa VE estimada, Litwin (g) 0,80 ± 0,03 b 1,04 ± 0,04 a 0,90 ± 0,04 ab 1,15 ± 0,07 a 1,15 ± 0,06 a 1,03 ± 0,07 a <0,0001 0,0364 0,06 Peso úmido do VE + septo * 17,9 ± 1,7 b 19,6 ± 0,7 ab 16,6 ± 0,5 b 21,9 ± 0,7 a 22,8 ± 1,0 a 18,0 ± 0,8 b 0,0009 0,001 0,41 Espessura relativa da parede 0,56 ± 0,04 0,48 ± 0,01 0,53 ± 0,01 0,52 ± 0,03 0,48 ± 0,01 0,56 ± 0,02 0,86 0,0122 0,32 Pressão arterial sistólica (mmHg) 132 ± 3 c 135 ± 2 c 132 ± 2 c 161 ± 3 a 151 ± 2 b 136 ± 1 c <0,0001 <0,0001 <0,0001 Estresse da parede sistólica (mmHg) 80,4 ± 5,1 b 111,5 ± 5,7 a 72,9 ± 5,2 b 105,5 ± 8,1 a 112,8 ± 9,2 a 81,2 ± 7,2 b 0,047 <0,0001 0,22
Cada valor é uma média ± Erro Padrão da Média (EPM). LVIVd, diâmetro interno do ventrículo esquerdo em diástole; LVIDs, diâmetro interno do ventrículo esquerdo em sístole; * em mg/mm de comprimento da tíbia. Médias em uma linha com sobrescritos diferentes diferem, p < 0,05.
O VE de ratos H apresentou maior infiltração de células inflamatórias (Figura 1D), bem como aumento da deposição de colágeno intersticial (Figura 1J) em comparação com ratos C (Figura 1A,G, respectivamente). O cardamomo preto normalizou o estado inflamatório e reduziu marcadamente a deposição de colágeno em ratos HB (Figura 1F,L, respectivamente). A redução na fibrose do VE é consistente com a constante de rigidez diastólica reduzida em ratos com cardamomo preto. Ratos com cardamomo verde apresentaram maior infiltração de células inflamatórias (Figura 1B,E) e aumento da deposição de colágeno (Figura 1H,K) com cardiomiócitos hipertróficos em ratos HG em comparação com ratos H e HB, e em ratos CG em comparação com ratos C e CB. Nenhuma diferença significativa foi observada entre ratos C e CB (Figura 1C,I).
Coloração de hematoxilina e eosina do ventrículo esquerdo (ampliação original ×20) mostrando células inflamatórias (marcadas como “in”) como pontos escuros fora dos cardiomiócitos em ratos alimentados com dieta C (A); CG (B); CB (C); H (D); HG (E) ou HB (F). Coloração de Picrosirius red da deposição de colágeno intersticial do ventrículo esquerdo (ampliação original ×20) em ratos alimentados com dieta C (G); CG (H); CB (I); H (J); HG (K) ou HB (L). A deposição de colágeno é marcada como “cd” e os cardiomiócitos hipertróficos são marcados como “hy”. Amido de milho (C), C + Cardamomo verde (CG), C + Cardamomo preto (CB), Alto carboidrato, alto teor de gordura (H), H + Cardamomo verde (HG) e H + Cardamomo preto (HB).
Ratos H apresentaram diminuição da contração vascular à noradrenalina em anéis aórticos torácicos isolados em comparação com ratos C (Figura 2A). Além disso, ratos H apresentaram respostas relaxantes dependentes de músculo liso e dependentes do endotélio diminuídas ao nitroprussiato de sódio e à acetilcolina, respectivamente (Figura 2B,C). Ratos com cardamomo preto apresentaram aumento da contração vascular à noradrenalina, bem como aumento das respostas relaxantes dependentes de músculo liso e dependentes do endotélio ao nitroprussiato de sódio e à acetilcolina, enquanto ratos HG não conseguiram melhorar a função aórtica (Figura 2). Esses efeitos foram associados à normalização da pressão arterial sistólica em ratos HB (Tabela 4).
3.4. Estrutura e Função Hepática
Em comparação com ratos C, ratos H apresentaram atividades plasmáticas elevadas de ALP, ALT e AST com aumento do peso hepático. A suplementação com cardamomo preto melhorou a função hepática, indicada pela diminuição das atividades plasmáticas dessas enzimas. O cardamomo verde diminuiu a atividade plasmática de ALT e AST, mas aumentou a atividade plasmática de ALP (Tabela 3).
Curvas de concentração-resposta cumulativas para noradrenalina (A); nitroprussiato de sódio (B) e acetilcolina (C) em anéis aórticos torácicos de ratos alimentados com dieta C, CB, CG, H, HB e HG. Os dados são apresentados como médias ± erro padrão da média (EPM). Médias de pontos finais significativamente diferentes são indicadas por letras diferentes; p < 0,05 e n = 8/grupo. Amido de milho (C), C + Cardamomo verde (CG), C + Cardamomo preto (CB), Alto carboidrato, alto teor de gordura (H), H + Cardamomo verde (HG) e H + Cardamomo preto (HB).
Ratos H (Figura 3D) apresentaram aumento da deposição lipídica hepática e infiltração de células inflamatórias em comparação com ratos C (Figura 3A). O cardamomo-preto reduziu a esteatose macrovesicular e a inflamação portal em ratos HB (Figura 3F). Em contraste, ratos HG mostraram aumentos adicionais na deposição lipídica hepática e infiltração de células inflamatórias em comparação com ratos H e HB (Figura 3E), e ratos CG em comparação com ratos C e CB (Figura 3B). Nenhuma alteração na morfologia tecidual, infiltração de células inflamatórias ou esteatose macrovesicular foi observada em ratos CB em comparação com ratos C (Figura 3C).
Coloração por hematoxilina e eosina dos hepatócitos (aumento original ×20) mostrando células inflamatórias (marcadas como "in") e hepatócitos com vacúolos de gordura (marcados como "fv") em ratos alimentados com a dieta C (A); CG (B); CB (C); H (D); HG (E) e HB (F).
4. Discussão
Ratos alimentados com uma dieta rica em açúcares simples, como frutose e sacarose, juntamente com gorduras saturadas e trans aumentadas, desenvolveram obesidade abdominal, hipertensão, disfunção endotelial e fibrose cardíaca, juntamente com um aumento na rigidez ventricular, dislipidemia, inflamação hepática, aumento das concentrações lipídicas plasmáticas e tolerância à glicose prejudicada. Essas alterações mimetizam de perto a síndrome metabólica humana. Portanto, utilizamos esse modelo de rato para investigar se o cardamomo-verde ou o cardamomo-preto podem reverter essas alterações nos parâmetros metabólicos, cardiovasculares e hepáticos.
Não há evidências claras na literatura de que a intervenção com cardamomo, preto ou verde, diminua os sinais da síndrome metabólica, embora melhorias em sinais individuais tenham sido publicadas. A ingestão de 3 g/dia de cardamomo verde reduziu a pressão arterial em pacientes com hipertensão leve e efeitos anti-inflamatórios do óleo de cardamomo verde foram medidos em edema plantar induzido por carragenina em ratos albinos machos. O cardamomo preto melhorou a esteatose hepática alcoólica, reduziu os lipídios em coelhos alimentados com dieta rica em colesterol, melhorou o metabolismo da glicose em ratos alimentados com frutose e diminuiu a inflamação no edema de pata induzido por carragenina em ratos. Supõe-se, mas não está comprovado, que os óleos voláteis sejam os principais princípios bioativos do cardamomo. Além disso, o cardamomo contém quantidades desconhecidas de componentes fenólicos e flavonoides que podem ter atividade biológica. O principal constituinte do óleo volátil do cardamomo preto, o 1,8-cineol, tem efeitos potenciais na síndrome metabólica, pois esse terpeno reduziu a pressão arterial de forma dose-dependente em ratos normotensos e em ratos hipertensos induzidos por nicotina, e também mostrou vasorrelaxamento dependente do endotélio em ratos Wistar machos. Dados os poucos estudos que relatam os efeitos terapêuticos do cardamomo verde e preto, o objetivo deste estudo foi determinar as respostas à suplementação dietética crônica de cardamomo verde contendo acetato de α-terpinila e cardamomo preto contendo 1,8-cineol em ratos alimentados com dieta pobre em gordura, à base de amido de milho, ou dieta rica em carboidratos e gorduras, como modelo de síndrome metabólica. As respostas ao cardamomo verde e preto foram marcadamente diferentes. O cardamomo preto reduziu a adiposidade visceral; da mesma forma, ratos Wistar machos alimentados com extrato de folha de eucalipto contendo altas quantidades de 1,8-cineol apresentaram reduções acentuadas na massa de gordura adiposa. Esse efeito do cardamomo preto no tecido adiposo pode resultar da diminuição da infiltração de células inflamatórias no tecido adiposo, conforme demonstrado aqui no coração e no fígado. Em contraste, o cardamomo verde aumentou ainda mais a adiposidade visceral com diminuição da massa magra, confirmando que a diminuição da massa muscular aumenta a adiposidade visceral.
O cardamomo preto melhorou a função hepática, pois o peso úmido do fígado e a atividade das enzimas plasmáticas hepáticas foram menores do que nos ratos alimentados com dieta rica em carboidratos e gorduras e se aproximaram dos valores dos ratos alimentados com dieta de amido de milho. Da mesma forma, foi medida melhora na função hepática com extrato de cardamomo preto em danos hepáticos induzidos por álcool. O cardamomo preto pode proteger o fígado aumentando a expressão de canais aniônicos dependentes de voltagem que desencadeiam a abertura dos poros de transição de permeabilidade da membrana mitocondrial. O cardamomo preto também diminuiu as concentrações de lipídios plasmáticos, e essa ação deve reduzir a esteatose hepática e a resistência à insulina, melhorando assim a função hepática.
Em contraste, o cardamomo verde foi relatado por aumentar o peso úmido do fígado e aumentar as atividades plasmáticas de ALT, AST e ALP, como marcadores de dano hepático ativo. Em humanos, o extrato de cardamomo verde em café árabe não mostrou efeito sobre a atividade das enzimas hepáticas plasmáticas. A partir de evidências histológicas, o cardamomo verde aumentou ainda mais a infiltração de células inflamatórias no fígado de ratos alimentados com dieta rica em carboidratos e gorduras; em contraste, o cardamomo verde mostrou efeitos anti-inflamatórios no edema plantar agudo induzido por carragenina em ratos albinos machos. O cardamomo verde não alterou o perfil lipídico plasmático aumentado em ratos H, consistente com a presença de aumento da deposição de gordura no fígado.
O aumento das concentrações plasmáticas de ácidos graxos livres e da atividade das enzimas hepáticas causa disfunção endotelial levando à hipertensão. A dieta rica em carboidratos e gorduras levou a alterações estruturais e funcionais no coração. As anormalidades cardiovasculares incluíram aumento da rigidez ventricular esquerda, aumento da espessura relativa da parede, redução do encurtamento fracionário, redução da fração de ejeção e aumento da massa ventricular esquerda estimada. O cardamomo negro normalizou as concentrações plasmáticas de ácidos graxos livres, a atividade das enzimas hepáticas, a reatividade do anel aórtico torácico e a estrutura e função cardíacas. Em pacientes com doença cardíaca isquêmica, o cardamomo negro (3 g/dia) melhorou o perfil lipídico plasmático e aumentou a atividade fibrinolítica e o status antioxidante, embora os parâmetros cardiovasculares não tenham sido relatados. O cardamomo verde mostrou uma redução menor na pressão arterial, nenhuma alteração na estrutura cardíaca ou na reatividade do anel aórtico torácico e aumento da infiltração de células inflamatórias e deposição de colágeno, consistente com algumas alterações na atividade das enzimas hepáticas e alterações insignificantes nas concentrações plasmáticas de ácidos graxos livres. O cardamomo verde na dose de 3 g/dia por 12 semanas em indivíduos com hipertensão leve diminuiu a pressão arterial sem alterações no colesterol e triglicerídeos plasmáticos, embora a função hepática e a estrutura cardíaca não tenham sido medidas. O extrato de cardamomo verde com café árabe mostrou aumento do colesterol total e da concentração de LDL, sem efeito sobre a pressão arterial.
A melhora da função cardiovascular em ratos HB pode ser devida ao 1,8-cineol, uma vez que este composto diminuiu a pressão aórtica média após valores aumentados com hexametônio, atenolol ou metilatropina. Além disso, o 1,8-cineol (0,1 mg/kg/dia) reduziu a hipertensão induzida pela administração crônica de nicotina e uma dose mais alta (1 mg/kg/dia) aumentou as concentrações plasmáticas de nitrato. Nossos resultados sugerem que a melhora das respostas vasculares relaxantes à acetilcolina após o cardamomo-preto levou à diminuição da pressão arterial. O cardamomo-preto reduziu a infiltração de células inflamatórias no ventrículo esquerdo, a deposição local de colágeno e a rigidez ventricular esquerda. A avaliação ecocardiográfica dos ratos HB mostrou melhora da função ventricular esquerda e diminuição das dimensões do ventrículo esquerdo. O peso úmido total do coração também foi reduzido. Esses resultados sugerem que o cardamomo-verde e o cardamomo-preto produzem respostas diferentes na estrutura e função cardíaca e na responsividade vascular. O cardamomo-preto melhorou os sinais da síndrome metabólica, mas as respostas metabólicas, cardiovasculares e hepáticas à dieta H não foram melhoradas pelo cardamomo-verde neste estudo. O cardamomo-verde (3 g/kg de peso corporal) em camundongos mostrou alteração no metabolismo energético, aumento do estresse oxidativo e alterações morfológicas na estrutura cardíaca. Além disso, uma dose aumentada de cardamomo-verde no café árabe pode aumentar o risco cardiovascular. Neste estudo, 30 g/kg de alimento de cardamomo-verde ou cardamomo-preto foi usado para fornecer uma dose diária de ~1,5 g/kg de peso corporal, metade da dose que mostrou aumentar o estresse oxidativo em camundongos, o que corresponde a ~20 g/dia de cardamomo em um humano de 70 kg, com base em comparações de área de superfície corporal entre ratos e humanos. Essa dose parece ser muito alta para ser obtida da dieta, sugerindo que o cardamomo-preto pode ser útil em combinação com outros alimentos funcionais para melhorar os sinais da síndrome metabólica em humanos.
5. Conclusões
O cardamomo-preto atenuou os sinais da síndrome metabólica, enquanto o cardamomo-verde exacerbou a adiposidade, diminuiu a função hepática e piorou a estrutura e função cardiovascular. No entanto, o cardamomo-verde diminuiu a insulina plasmática e as enzimas hepáticas ALT e AST. Essas respostas sugerem que o cardamomo-preto contendo 1,8-cineol pode melhorar parâmetros cardíacos, hepáticos e metabólicos, ao contrário do cardamomo-verde contendo acetato de α-terpinila, que não teve efeito sobre a estrutura do coração e do fígado. Investigações adicionais sobre esses terpenos intimamente relacionados serão necessárias para entender seu papel na melhora dos sinais da síndrome metabólica, o que é uma limitação do presente estudo. Componentes além dos óleos voláteis, como constituintes fenólicos e flavonoides, também podem contribuir para as diferenças na atividade. Além disso, o cardamomo-preto contém carboidratos complexos aumentados e esse componente pode melhorar a função gastrointestinal, pois a fibra alimentar reduz a obesidade.
Contribuições dos Autores
Maharshi Bhaswant e Lindsay Brown desenvolveram os objetivos originais do estudo e analisaram e interpretaram os dados; Maharshi Bhaswant e Hemant Poudyal conduziram os experimentos; Michael Mathai forneceu aconselhamento nutricional; Peter Mouatt auxiliou nas técnicas de cromatografia gasosa; Leigh C. Ward realizou a absorciometria de raios X de dupla energia e forneceu aconselhamento nutricional. Maharshi Bhaswant e Lindsay Brown prepararam os rascunhos do manuscrito, com todos os autores contribuindo para a versão final. Lindsay Brown foi o autor correspondente durante todo o processo de escrita. Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.
Conflitos de Interesse
Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Referências
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