Effect of Chronic Caloric Restriction on the Synchronization of Various Physiological Measures in Old Female Fischer 344 Rats

Abstract

A variety of physiological and behavioral parameters which relate to metabolism were continuously monitored in 18 month old female Fischer 344 rats which were maintained on either ad libitum or reduced calorie diets. Caloric restriction (CR) stimulated average motor activity per day, the duration of each feeding episode, food consumed per episode, and water consumed per gram lean body mass (LBM). However, CR limited total food consumption, feeding time, number of feeding episodes per day, total eating and drinking time, and the daily ratio of food consumed to water consumed, CR also decreased average body temperature per day, O2 consumption, CO2 production, and respiratory quotient. A variety of parameters concerning water consumption were not affected. CR rats ate their food immediately when food was presented during the light span, while ad libitum fed animals ate numerous small meals throughout the entire dark span. An anticipatory response to restricted feeding was also noted. Total motor activity, metabolism, and body temperature increased just prior to scheduled feeding and reached maximum values shortly after feeding, suggesting that these parameters were highly synchronized to feeding. Females and males were found to respond to caloric restriction in a similar fashion. Dramatic changes in respiratory quotient and body temperature suggest rapid shifts between metabolic pathways (glycolysis to gluconeogenesis) to obtain optimal efficiency. Lower body temperature and metabolism may provide protection against DNA damage, thereby increasing the survival potential of restricted rats. These responses may provide insight into the mechanisms by which caloric restriction acts to extend life span.

Considerations on Temperature, Longevity and Aging

“…A controlled and balanced dietary regimen is, to date, the most effective way to prolong lifespan and retard aging (Reviewed in [4]). The effects of CR on CBT were observed in rats, mice, monkeys and humans [5][6][7]. Although considered secondary to CR, CBT was also hypothesized to contribute to the beneficial effects of CR on longevity and aging [8][9][10].…”

Metabolic Reprogramming in Dietary Restriction

“…Mice [83], rats [84] and monkeys [85] subjected to DR demonstrate decreased body temperatures indicative of altered energy balance. Reduction in oxidative stress is a feature of DR in rodents [57,86] and may be a direct result of this metabolic reprogramming.…”

Estudo morfoquantitativo e imunohistoquímico da cartilagem articular do joelho de ratos Wistar submetidos à restrição calórica no envelhecimento

“…A restrição alimentar, caracterizada pela redução da quantidade de alimento diário, respeitando o conceito de "subnutrição sem desnutrição", causa mudanças significativas na porcentagem de células em todas as fases do ciclo celular na medula óssea (LU et al, 1991), inibe a proliferação celular no baço e timo de ratos jovens (LU et al, 1993), além disso, aumenta a longevidade de diversas espécies, incluindo ratos. Hipóteses sugerem que esse efeito de prolongamento da vida é mediado por uma mudança no estado biológico de proliferação celular e reprodução para um, no qual, a manutenção celular e mecanismos de reparo são maximizadas (HOLLOSZY, 1997 Estudos mostram que mudanças na ingestão calórica, podem alterar diversas variáveis fisiológicas e comportamentais (HART et al, 1999) como temperatura basal do organismo e a atividade metabólica (DUFFY et al, 1990); induzir uma mudança bem coordenada entre carboidrato e metabolismo gordo (mensurado pela análise do cociente respiratório), resultando de alterações de níveis hormonais e/ou modulação da atividade do receptor hormonal (ALY et al, 1994); diminuir a atividade reprodutora trocada pelo objetivo de busca alimentar; modificar a habilidade do organismo em prevenir infecções; causar alterações na regulação do dano, reparo, replicação e expressão do DNA para manutenção da integridade do genoma (HART; TURTURRO, 1997;HART et al, 1999).…”

“…Essas mudanças dramáticas na frequência respiratória e na temperatura corporal sugerem uma rápida mudança nas vias metabólicas (glicólise para gliconeogenese). Baixa temperatura e metabolismo podem representar um mecanismo de proteção contra danos ao DNA, aumentando assim, o potencial de sobrevivência nos ratos restritos (DUFFY et al, 1990).…”

“…Porém divergem de Holloszy (1997) (DUFFY et al, 1990;HART et al, 1990). No presente estudo encontramos um aumento do metabolismo relacionado a restrição calórica.…”