EFFECTS OF ARGININE-ENRICHED ENTERAL NUTRITION ON WALKER TUMOR BEARING RATS IN THE KIDNEY
LÚCIO F.G.
SILVA, DANIEL M. M. FÉ, JOÃO L.B.G. CAVALCANTE,
FELIPE S.D. SOARES, MANOEL O. MORAES, PAULO R.L. VASCONCELOS
Laboratory
of Experimental Surgery, Department of Surgery, School of Medicine,
Federal University of Ceará, Fortaleza, Brazil
ABSTRACT
Objectives:
Evaluation of effects of enteral nutrition therapy (ENT) with and without
arginine upon rats inoculated with Walker tumor in the right kidney.
Materials and Methods: Wistar rats (n =
32), males, (250-300 g) were divided in four groups: G1 (8 rats inoculated
with saline, under standard chow diet), G2 (8 rats bearing tumor, standard
chow diet), G3 (8 rats bearing tumor, on ENT + aminoacid solution) and
G4 (8 rats bearing tumor, on ENT + arginine). On the day nine post inoculation,
seven days after either standard chow diet or enteral feeding was started,
rats were studied. Blood was collected from abdominal aorta, and tissues
from liver and kidneys. Metabolites were measured through enzymatic technique.
Tissues were obtained to perform histopathological studies.
Results: The inoculation of tumor in the
right kidney (G2), as compared to injection of saline (G1), in rats under
chow diet orally, induced reduction in body weight gain (10 g versus 1.3
g); increase in right kidney volume (0.53 cm3 versus 1.37 cm3); increase
in the lactacemia (3.19 mmol/ml versus 7.78 mmol/ml) and ketonemia (0.15
mmol/ml versus 0.33 mmol/ml). ENT offered to tumor bearing animals (G3),
as compared to standard chow given orally (G2), induced increase in body
weight gain (1.3 g versus 21 g) but no change in right kidney volume;
decrease in the lactacemia (7.78 mmol/ml versus 5.17 mmol/ml) and ketonemia
(0.33 mmol/ml versus 0.08 mmol/ml). Arginine-enriched enteral nutrition
offered to tumor-bearing rats’ (G4), as compared to rats under ENT
(G3), decreased the lactacemia (5.17 mmol/ml versus 2.94 mmol/ml and glycemia
(6.39 mmol/ml versus 3.69 mmol/ml).
Conclusion: Enteral nutrition therapy maintained
nutritional status and promoted body weight gain, avoiding tumor-induced
waste syndrome, reduced lactacemia and ketonemia, and did not induce tumor
growth. Arginine in supplement to ENT decreased the lactacemia and glycemia.
Key words:
kidney; kidney cancer; nutrition; Walker tumor; arginine
Braz J Urol, 27: 178-185, 2001
INTRODUÇÃO
Desnutrição
e perda de peso são um achado comum no paciente com câncer
(1). Há também alterações metabólicas
importantes, favorecendo o tumor, em detrimento do paciente. A competição
entre o hospedeiro e o câncer por nutrientes causa catabolismo muscular
esquelético e visceral, aumento do débito energético,
perda de tecidos nobres e do peso corporal (2).
A glicose é o combustível
preferencial dos tumores, predominantemente utilizada via glicólise
anaeróbia, produzindo lactato. Este é conduzido ao fígado
e reconvertido, no hepatócito, por meio da ativação
do ciclo de Cori (3).
Quando se deve instituir terapia nutricional
para pacientes com câncer? As últimas evidências sugerem
que a terapia nutricional pode ser utilizada para tratar a caquexia do
câncer e melhorar o estado nutricional do paciente, e se estimulação
tumoral ocorrer, a presença de um maior número de células
na fase S do ciclo celular (fase de proliferação), poderá
ser explorada com o uso de agentes quimioterápicos ciclo-específicos
(4).
A arginina, um aminoácido diamino
monocarboxílico, isolado pela primeira vez, em sua forma cristalina,
em 1886 por Schulze & Steiger, tem atividade imunomoduladora, que
parece estar relacionada à produção do hormônio
do crescimento, da insulina e da prolactina, da síntese de poliaminas,
da liberação de citocinas ou à ativação
da via metabólica do óxido nítrico (5).
É substrato comum para duas enzimas:
argininase e NO sintase (NOS). Argininase converte arginina em ornitina,
precursora de poliaminas, essenciais componente da divisão celular.
NOS age sobre a arginina para produzir NO, que por sua vez, inibe a proliferação
de muitas linhagens celulares (6).
Este estudo objetiva avaliar os efeitos
sobre o crescimento tumoral e as ações nutricionais e metabólicas
da terapia nutricional enteral enriquecida com arginina, utilizando um
modelo tumoral consistindo do carcinossarcoma 256 de Walker implantado
no rim direito de ratos Wistar.
MATERIAL E MÉTODOS
Trinta
e dois ratos Wistar, machos, (250-300 g), foram distribuídos ao
acaso, em 4 grupos de estudo, de acordo com a forma de alimentação:
terapia nutricional enteral (TNE), usando-se dieta polimérica líquida,
contendo 105 calorias/100 ml, com ou sem arginina, ou dieta padrão
do biotério, em pellets, contendo 23% de proteína bruta,
12% de umidade e 11% de matéria mineral. Água foi fornecida
ad libitum.
Grupo 1)- 8 ratos Wistar, sem tumor, alimentados
com dieta oral; grupo 2)- 8 ratos Wistar, com tumor, alimentados com dieta
oral; grupo 3)- 8 ratos Wistar portadores de tumor, em TNE enriquecida
com solução de aminoácidos, a 5% do valor calórico
total; grupo 4)- 8 ratos Wistar portadores de tumor, em TNE enriquecida
com L-arginina a 5% do valor calórico total.
A suplementação dietética
foi obtida com arginina (1.0 g) (grupo 4) e solução de 20
aminoácidos (1.0 g) (grupo 3), correspondendo a 5% do valor calórico
total, de tal maneira, a manter-se as propriedade isocalóricas,
isonitrogênicas e isosmóticas das alimentações.
Os ratos foram mantidos no Laboratório
de Cirurgia Experimental da Faculdade de Medicina da Universidade Federal
do Ceará, em gaiolas individuais, em ambiente com ar refrigerado,
à temperatura média de 25°C, umidade relativa do ar
em torno de 50% e iluminação adequada, obedecendo ao ciclo
dos dias e noites.
Dois procedimentos cirúrgicos, sob
anestesia com éter etílico, fizeram parte do estudo experimental.
O primeiro consistiu de uma incisão
mediana supra-umbilical de 2 cm, para permitir a exteriorização
do rim direito, onde era feita a inoculação de 0.3 ml de
uma concentração de cerca de 106 células tumorais
viáveis/ml, nos animais dos grupos 2, 3 e 4. No desenvolvimento
do modelo foi observado que 0.3 ml do inoculo era a quantidade ideal para
a pega tumoral. A mesma quantidade de solução salina, era
inoculada no mesmo órgão, nos animais do grupo 1. Em seguida
o estômago era exposto, e realizada gastrostomia com aposição
de cateter para alimentação enteral, em todos os animais.
Eles eram mantidos em dieta oral por 48
horas, após o que, a terapia nutricional enteral se iniciava (animais
dos grupos 3 e 4), por meio de bomba de infusão peristáltica,
na ordem de 4 ml por hora.
O segundo procedimento cirúrgico
consistiu de uma incisão, estendendo-se do apêndice xifóide
à sínfise púbica, realizada 9 dias após a
inoculação e 7 de iniciada a TNE, depois de pesados os animais.
Inicialmente o rim direito era inspecionado para constatação
macroscópica da pega do tumor. Em seguida a aorta abdominal dissecada,
puncionada, e o sacrifício do animal realizado por hipovolemia.
O sangue obtido e fragmentos dos rins e o lobo mediano do fígado,
eram imediatamente congeladas em nitrogênio líquido.
Fragmentos do rim direito com tumor serviam
para prova anatomopatológica da pega tumoral.
O crescimento tumoral foi estimado a partir
da medida de volume do rim direito, pela fórmula; V = p / 6 x D1
x D2 x D3 (7) e os metabólitos determinados no sangue periférico,
plasma, rins e fígado, de acordo com os métodos descritos
por Williamson, Hohorst e Slein, citados por Vasconcelos (8). São
eles: piruvato, lactato, glicose e os corpos cetônicos, acetoacetato
e 3-OH butirato.
O inoculo tumoral foi obtido de ratos Wistar
portando carcinossarcoma de Walker em pata traseira, mantido por sucessivas
inoculações.
Todos os experimentos observaram as normas
internacionais definidas para experimentação animal e estes
receberam cuidados especiais conforme preceitua o guia de cuidados e utilização
dos animais de laboratório do US Department of Health and Human
Services (1985).
Os resultados experimentais foram expressos
como média ± EPM (erro padrão da média), nas
representações gráficas. A análise estatística
foi realizada com o software Minitab Statistical Package Macintosh, e
em função da não normalidade dos dados, foi empregado
o teste de Mann-Whitney para comparação entre os grupos,
obedecendo aos níveis de significância p < 0.05.
RESULTADOS
Neste
estudo o carcinossarcoma 256 de Walker, implantado no parênquima
do rim direito de ratos Wistar, apresentou índice de pega de 100%,
(comprovada por estudo histopatológico minucioso), invadindo profunda
e intensamente suas estruturas nobres e destruindo-as.
O implante tumoral causou aumento estatisticamente
significante na concentração sangüínea de lactato
e corpos cetônicos, nos animais alimentados com a dieta padrão
do biotério, via oral (p < 0.001) (Figure-1).
O estudo comparativo da variação
de peso corporal demonstrou que o implante tumoral produziu queda significativa
no ganho ponderal dos ratos alimentados com a dieta padrão do biotério
(p = 0.03), enquanto que, a terapia nutricional enteral (TNE) com ou sem
arginina aumentou significantemente o ganho de peso dos ratos portadores
de tumor (p < 0.001) (Figure-2).
Quando avaliados os volumes dos rins direitos,
o implante de tumor de Walker causou incremento significativo nestes órgãos
(inoculados com tumor), nos animais alimentados com dieta via oral (p
< 0.001). A terapia nutricional enteral com ou sem arginina não
produziu modificações nestas medidas volumétricas,
(p = 0.12 e p = 0.52) (Figure-3).
Os animais portadores de tumor, alimentados
com a dieta padrão, via oral, apresentaram aumentos significativos
na concentração sangüínea de lactato e de corpos
cetônicos, quando comparados com os do grupo controle – sem
tumor e alimentados de modo similar. A terapia nutricional enteral com
ou sem arginina causou diminuição na concentração
de lactato e de corpos cetônicos (p < 0.01 e p < 0.001). Arginina
em suplementação à TNE diminuiu as taxas glicêmicas
(p = 0.03) (Figure-4).
As concentrações hepáticas
de lactato e glicose aumentaram significativamente nos animais portadores
de tumor em relação ao grupo controle (sem tumor, com a
mesma dieta padrão via oral) (p < 0.001 e p < 0.01). A terapia
nutricional enteral com ou sem arginina, diminuiu as concentrações
hepáticas dos substratos lactato e corpos cetônicos, nos
animais portadores de tumor (p < 0.01 e p < 0.005). A arginina em
suplementação diminuiu a concentração hepática
de glicose nos animais portadores de tumor alimentados com TNE (p <
0.005) (Figure-5).
DISCUSSÃO
Trabalho
publicado em 1998 demonstrou proliferação em 100% das inoculações
de tumor de Walker em estômago de ratos Wistar (9). Outro autor,
trabalhando com o mesmo tipo de tumor em subcutâneo de ratos Sprague-Dawley,
obteve 95 a 100% de pega, sem metástases e invasões a órgãos
adjacentes e sobrevida de 14 ± 1 dia (10).
O presente estudo mostrou que o carcinossarcoma
de Walker implantado no rim direito de ratos (grupos 2, 3 e 4), apresentou
índice de pega de 100%. Os achados histopatológicos foram
compatíveis com invasão tumoral difusa do parênquima
renal com destruição de túbulos e glomérulos.
Um trabalho in vitro e in vivo com 2 tipos
de canceres humanos, transplantados para ratos deficientes de células
T, mostrou aumento do consumo de glicose e lactacemia em 97% dos tumores
(11). Outros autores demonstraram aumento na concentração
de glicose devido ao desenvolvimento de resistência insulínica
mediada por substâncias oriundas do tumor (2).
No presente estudo os níveis sangüíneos
de lactato encontraram-se elevados em animais portadores de tumor, em
relação aos controles, no 9° dia pós-implante,
demonstrando um aumento da atividade do ciclo de Cori. A glicose não
se elevou significativamente no sangue dos animais portadores de tumor,
talvez por conta de sua maior captação e utilização
pelas células tumorais (Figure-1).
No câncer, o fator de necrose tumoral
(TNF) suprime a lipogênese e ativa a enzima lipase hormônio
sensível causando aumento da lipólise (12). Os corpos cetônicos,
originados da oxidação parcial dos ácidos graxos
liberados, são substratos energéticos utilizados pelos tumores
(11).
No estudo ora apresentado ocorreu hipercetonemia
nos animais com tumor, refletindo aumento da cetogênese conseqüente
à disponibilidade de ácidos graxos liberados do tecido adiposo,
via lipólise, induzida pela neoplasia (Figure-1).
Zylics et al., em 1990, reportaram que ratos
com carcinossarcoma de Walker na coxa direita, perderam até o 10°
dia da inoculação cerca de 2.5 g, enquanto que seus controles,
sem tumor, ganharam 20 g, em média, no mesmo período (13).
Igualmente, neste estudo, no 9° dia
da inoculação, os ratos portadores de tumor de Walker, apresentaram
ganho de peso de, somente 1.3 ± 1 g, contrastando com o ganho ponderal
dos animais controles, sem tumor, que foi de 10 ± 3 g (p < 0.01)
(Figure-2). Não foi observado nenhum caso grave de caquexia, similar
aos achados de Zylics et al. que encontraram diminuição
abrupta do consumo de alimentos e acentuada perda de peso, somente a partir
do dia 13 pós-inoculação (13).
A perda de peso foi acompanhada de aumento
de volume do rim inoculado, refletindo o crescimento tumoral (Figure-3).
Estas medidas não se modificaram quando aos animais foi ofertada
terapia nutricional enteral sem ou com suplementação de
arginina. O aminoácido arginina em suplementação
à TNE não pareceu agir sobre o crescimento tumoral (Figure-3).
Torosian et al. realizando experimentos
com ratos portadores de tumor de Walker alimentados com nutrição
parenteral total, não demonstraram efeito de estimulação
do crescimento tumoral (7).
Estudo in vitro com células de câncer
de bexiga, sob várias concentrações de arginina,
demonstrou que a atividade da forma constitutiva de NOS, em células
estimuladas por citocinas, promove proliferação celular,
e a produção de NO pela forma induzível de NOS, estimulada
por citocinas, inibe o crescimento tumoral (14).
Edwards trabalhando com linhagens murinas
de tumores mamários produtoras de NO, encontrou que a arginina
tem ação estimuladora do crescimento tumoral, em experimentos
in vitro e in vivo (15).
A terapia nutricional enteral com ou sem
arginina foi capaz de promover ganho de peso corporal dos animais portadores
de tumor (30 ± 3 e 21 ± 2 g) em 7 dias, mantendo o status
nutricional (Figure-2). Este aumento de peso deveu-se aos nutrientes ofertados
pela TNE, associados aos efeitos anabólicos da arginina.
Aumento de peso corporal com terapia nutricional
enteral pode ocorrer mesmo na vigência de quimioterapia, devido
principalmente à acumulação de gordura (16).
Emery et al. (1989) estudando ratas portadoras
de tumores coloretais, induzidos por injeções subcutâneas
de dimetil-hidrazina, usando a mesma dieta polimérica empregada
no presente estudo, porém dada por via oral na água ad libitum,
encontrou aumento de peso, diário, em torno de 5 g (17).
Estudos comparando a eficácia metabólica
da terapia nutricional enteral em pacientes desnutridos com câncer
e em pacientes sem câncer demonstraram em ambos os grupos uma supressão
da produção de glicose endógena, e da conversão
de alanina à glicose. Ocorreu balanço nitrogenado positivo
e eliminação do catabolismo protéico. Entretanto,
após duas semanas, os pacientes portadores de neoplasia se comportaram
diferentemente, exibindo aumento da concentração sangüínea
de lactato, diminuição da concentração de
glicina, no sangue, e inabilidade de repor os estoques de gordura mobilizados
(18).
Neste estudo a concentração
sangüínea de lactato diminuiu em animais portadores de tumor
submetidos à TNE, enquanto que a concentração sangüínea
de glicose não se modificou significativamente (Figure-4). É
provável que o aumento do consumo de glicose pelo tecido tumoral
tenha impedido o incremento da glicemia que se poderia esperar da oferta
de nutrientes.
A suplementação de arginina
na TNE em ratos portadores de tumor produziu queda significativa nas concentrações
sangüíneas, de lactato e de glicose, comparadas às
concentrações encontradas em animais portadores de tumor
alimentados com TNE sem suplementação deste aminoácido
(Figure-4). É possível que a suplementação
de arginina tenha causado aumento da insulinemia e da liberação
de IGF-1, um hormônio com capacidade hipoglicemiante e anabólico.
Segundo trabalho publicado em 1995, a suplementação oral
com arginina (17 g de arginina livre) em humanos, durante duas semanas,
levou a significante elevação sérica do Insulin-like
growth factor (IGF-1), com melhora do balanço nitrogenado e diminuição
do colesterol total (19).
Foi observado no presente estudo, queda
na concentração de corpos cetônicos, no sangue, quando
aos animais portadores de tumor foi oferecida a TNE (Figure-4). Tal evento
deveu-se, possivelmente, à liberação continuada de
insulina (efeito prandial contínuo), diminuindo a lipólise
e consequentemente a oferta de ácidos graxos para o fígado,
com subseqüente decréscimo na síntese de corpos cetônicos.
No trabalho ora apresentado, houve queda
na concentração hepática de lactato quando a TNE
com ou sem arginina foi ofertada aos animais com tumor (Figure-5). A suplementação
de arginina à terapia nutricional enteral nos ratos portadores
de tumor produziu queda na concentração hepática
de glicose, semelhante ao que ocorreu com a glicemia. Talvez isso tenha
acontecido pela ação hipoglicemiante da arginina via IGF-1
(Figure-5).
A ação hipoglicemiante da
arginina neste estudo abre perspectivas para novas pesquisas envolvendo
este aminoácido no campo do diabetes mellitus.
CONCLUSÃO
A terapia nutricional enteral e a terapia nutricional enteral enriquecida com arginina administradas a ratos Wistar portadores de tumor de Walker implantado no rim direito, promoveram ganho de peso corporal, preservação do estado nutricional, redução de hiperlactacemia e hipercetonemia. Além disso, não modificaram o volume do rim direito inoculado com tumor, permitindo concluir-se que a oferta de nutrientes exógenos não estimulou o crescimento tumoral.
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Received: June 30, 2000
Accepted after revision: April 20, 2001
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