Alterations in enzymes involved in fat metabolism after acute and chronic altitude exposure

Abstract

The purpose of this study was to examine the effect of acute (24 h) and chronic (5 wk) hypobaric hypoxic exposure equivalent to a simulated altitude of 4,300 m (446 mmHg) on the enzymes of fat metabolism. Heart, liver, and skeletal muscle were taken from 32 male Sprague-Dawley rats. Altitude exposure did not affect the activity of citrate synthase in any of the tissues, suggesting that mitochondrial content was unchanged. Carnitine palmitoyltransferase-I (CPT-I) activity was significantly reduced in the heart by both acute and chronic high altitude exposure compared with controls. A similar reduction was found for CPT-I activity in extensor digitorum longus after acute and chronic exposure compared with control animals. CPT-I activity was not affected by altitude exposure in the soleus muscle or the liver. 3-Hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (beta-HAD) activity was significantly depressed in the hearts of chronically exposed animals compared with controls. No difference between acute and control animals was found in the heart for beta-HAD activity. Liver beta-HAD activity was also significantly decreased in the acclimatized as well as in the acute animals compared with the control group. Quadriceps beta-HAD activity was reduced for the chronic animals only compared with controls. These data suggest that acclimatization to high altitude selectively decreases key enzymes in fat utilization and oxidation in the heart, liver, and select skeletal muscles.

Adaptations to diving hypoxia in the heart, kidneys and splanchnic organs of harbor seals (Phoca vitulina)

“…For the first category of studies, research has shown that there is either no change or a decrease in aerobic indicators of the heart and liver (Kayar and Banchero, 1987;Costa et al, 1988;Lewis et al, 1999;Kennedy et al, 2001). For studies of the second type, CS (Hochachka et al, 1982) and LDH activities of the heart were increased (Vergnes, 1971;Penney, 1974;Barrie and Harris, 1976;Ohtsuka and Gilbert, 1995).…”

“…These results are similar to those for skeletal muscle for harbor seals, Steller's sea lions (Eumetopias jubatus) and northern fur seals (Callorhinus ursinus) . Kennedy et al (2001) found that HOAD activity in the liver of rats decreases after exposure to chronic hypoxia at high altitude, but HOAD activity and glycogen sparing have not been studied widely in the liver. Although the CS/HOAD ratio in the liver is not as low as in heart, kidneys and intestine, it indicates that lipid is an important source of fuel for energy metabolism in the liver.…”

Efeitos da exposição à altitude sobre os aspectos neuropsicológicos: uma revisão da literatura

“…A exposição em um curto período de tempo em ambientes de grandes altitudes caracteriza-se como exposição aguda à hipóxia, que pode se iniciar em minutos ou em poucas horas 18,19 . Um estudo que se propôs a avaliar as reações do sistema nervoso central aos efeitos da hipóxia com sete voluntários em um simulador de altitudes, equivalente a 3.048m durante seis horas e meia, mostrou que, neste período de tempo, ocorreram prejuízos nas tarefas de performance, além de dores de cabeça, fraqueza e vertigens 20 .…”

“…Kennedy et al, em um dos seus experimentos, descreveram os efeitos crônicos da hipóxia em cinco semanas de exposição 18 . Diante este contexto, estudos mostraram que os efeitos crônicos da hipóxia sobre os aspectos neuropsicológicos podem estar associados a inúmeras alterações fi siológicas 6 , conforme se pode observar na Figura 1.…”

O desafio da altitude. Uma perspectiva fisiológica

“…Esta redução do volume mitocondrial, poderá, por seu lado, condicionar a actividade de algumas enzimas oxidativas. Efectivamente, alguns estudos (30,41) sugerem que as diminuições da actividade de algumas enzimas oxidativas, nomeadamente da citrato sintetase (-14%) (30), da sucinato desidrogenase (-31%) (30), da citocromo oxidase (-23%) (30), bem como de outras enzimas--chave do metabolismo lipídico, nomeadamente a 3-hidroxi-acil-CoA desidrogenase (41) e a carnitina palmitil-transferase (41), encontradas em alpinistas participantes em expedições de grande altitude (Expedição Suiça ao Lotse e ao Everest) ou ascensões simuladas (Operação Everest II), mais do que a perda da qualidade da função mitocondrial, reflectem uma redução da sua estrutura por perda de volume. Em síntese, a exposição prolongada à hipó-xia hipobárica, particularmente de elevada altitude, parece comprometer de forma significativa a área de secção transversal do músculo por redução da área das fibras musculares, os mecanismos associados à neoformação capilar, por redução da expressão gené-tica dos factores de crescimento do endotélio vascular e o volume e a actividade mitocondrial (para refs ver 49).…”