Cardiac changes in apoptosis, inflammation, oxidative stress, and nitric oxide system induced by prenatal and postnatal zinc deficiency in male and female rats.
OBJECTIVE
Zinc restriction during fetal and postnatal development could program cardiovascular diseases in adulthood. The aim of this study was to determine the effects of zinc restriction during fetal life, lactation, and/or post-weaning growth on cardiac inflammation, apoptosis, oxidative stress, and nitric oxide system of male and female adult rats.


METHODS
Wistar rats were fed a low- or a control zinc diet during pregnancy and up to weaning. Afterward, offspring were fed either a low- or a control zinc diet until 81 days of life. IL-6 and TNF-α levels, TUNEL assay, TGF-β1 expression, thiobarbituric acid-reactive substances that determine lipoperoxidation damage, NADPH oxidase-dependent superoxide anion production, antioxidant and nitric oxide synthase activity, mRNA and protein expression of endothelial nitric oxide synthase, and serine1177 phosphorylation isoform were determined in left ventricle.


RESULTS
Zinc deficiency activated apoptotic and inflammatory processes and decreased TGF-β1 expression and nitric oxide synthase activity in cardiac tissue of both sexes. Male zinc-deficient rats showed no changes in endothelial nitric oxide synthase expression, but a lower serine1177 phosphorylation. Zinc deficiency induced an increase in antioxidant enzymes activity and no differences in lipoperoxidation products levels in males. Females were less sensitive to this deficiency exhibiting lower increase in apoptosis, lower decrease in expression of TGF-β1, and higher antioxidant and nitric oxide enzymes activities. A zinc-adequate diet during postnatal life reversed most of these mechanisms.


CONCLUSIONS
Prenatal and postnatal zinc deficiency induces alterations in cardiac apoptotic, inflammatory, oxidative, and nitric oxide pathways that could predispose the onset of cardiovascular diseases in adult life.
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Lorena Vanesa
LV
Juriol
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
María Natalia
MN
Gobetto
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Facundo
F
Mendes Garrido Abregú
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Marina Ercilia
ME
Dasso
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Gonzalo
G
Pineda
Laboratorio de Terapia Molecular y Celular, Fundación Instituto Leloir, IIBBA-CONICET, Avenida Patricias Argentinas 435, 1405, Buenos Aires, Argentina.
Leandro
L
Güttlein
Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Farmacología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 5, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Andrea
A
Carranza
Laboratorio de Terapia Molecular y Celular, Fundación Instituto Leloir, IIBBA-CONICET, Avenida Patricias Argentinas 435, 1405, Buenos Aires, Argentina.
Osvaldo
O
Podhajcer
Laboratorio Medicina Experimental, Hospital Alemán, Avenida Pueyrredón 1640, C1118 AAT, Buenos Aires, Argentina.
Jorge Eduardo
JE
Toblli
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Rosana
R
Elesgaray
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Cristina Teresa
CT
Arranz
Instituto de la Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA). Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Fisiología, Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 956, piso 7, 1113, Junín, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. atomat@ffyb.uba.ar.
Analía Lorena
http://orcid.org/0000-0001-5575-5265
AL
Tomat
D000818:Animals; D017209:Apoptosis; D015415:Biomarkers / Q000097:blood / Q000378:metabolism; D003331:Coronary Vessels / Q000276:immunology / Q000378:metabolism / Q000473:pathology / Q000503:physiopathology; D003677:Deficiency Diseases / Q000276:immunology / Q000378:metabolism / Q000473:pathology / Q000503:physiopathology*; D004730:Endothelium, Vascular / Q000276:immunology / Q000378:metabolism / Q000473:pathology / Q000503:physiopathology; D005260:Female; D047109:Fetal Development; D015971:Gene Expression Regulation, Enzymologic; D018836:Inflammation Mediators / Q000097:blood / Q000378:metabolism; D007774:Lactation; D008297:Male; D039382:Maternal Nutritional Physiological Phenomena; D009205:Myocarditis / Q000209:etiology*; D009215:Myometrium / Q000276:immunology / Q000378:metabolism / Q000473:pathology / Q000503:physiopathology; D052250:Nitric Oxide Synthase Type III / Q000235:genetics / Q000378:metabolism; D018384:Oxidative Stress; D011247:Pregnancy; D011897:Random Allocation; D017208:Rats, Wistar; D014886:Weaning; D015032:Zinc / Q000172:deficiency*
D015415:Biomarkers; D018836:Inflammation Mediators; D052250:Nitric Oxide Synthase Type III; C496316:Nos3 protein, rat; D015032:Zinc
Cardiac apoptosis; Cardiac nitric oxide system; Cardiac oxidative stress; Moderate zinc deficiency; Prenatal and postnatal growth; Sex differences