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Talita da Silva Mendes de Farias
Os efeitos da pinealectomia sobre a expressão de clock genes e lipogênese no
tecido adiposo branco epididimal de ratos adultos Wistar
Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Fisiologia Humana do Instituto
de Ciências Biomédicas da Universidade de
São Paulo, para obtenção do Título de Doutor
em Ciências.
Área de Concentração: Fisiologia Humana
Orientador: Prof. Dr. Fábio Bessa Lima
Versão original
São Paulo
2014
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RESUMO
FARIAS, T. S. M. Os efeitos da pinealectomia na expressão de Clock genes e
lipogênese no tecido adiposo branco epididimal de ratos adultos Wistar. 2014.
87 f. Tese (Doutorado em Fisiologia Humana) - Instituto de Ciências Biomédicas,
Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014.
A melatonina, um hormônio produzido pela glândula pineal, é secretada de maneira
cíclica num período de 24 horas, sendo essa oscilação importante para influenciar
uma série de eventos circadianos, como por exemplo, a expressão dos clock genes
(efeito cronobiótico), além de modular de maneira endócrina uma série de funções
em vários tecidos periféricos. Assim, admitindo-se que a expressão circadiana dos
clock genes esteja envolvida na regulação do metabolismo energético e que tal
padrão oscilatório esteja sob influência da melatonina, o presente estudo teve o
objetivo de analisar o processo de incorporação de glicose em lipídeos no tecido
adiposo de animais controles e pinealectomizados para verificar se a ausência da
pineal e, portanto, de melatonina afeta este importante processo metabólico do
tecido adiposo branco, além de verificar se a pinealectomia possui interferência na
expressão dos genes relógio no tecido branco epididimal de ratos. Os nossos
resultados mostram que a pinealectomia alterou o padrão circadiano de expressão
dos clock genes (Clock, Per2 e Cry1) e aumentou significativamente a expressão de
Rev-erbα no Zt 8. A ausência de melatonina também alterou a expressão, ao longo
de 24 horas, do gene Pparγ, indicando que a pinealectomia pode interferir no
metabolismo de lipídeos. Além disso, a ausência da glândula pineal provocou
alterações na secreção de hormônios promovendo um aumento nas concentrações
séricas de corticosterona e diminuição nas concentrações de leptina. No entanto, o
processo de incorporação de glicose em lipídeos ao longo de 24 horas não foi
alterado pela pinealectomia. Também foi demonstrado que, no momento em que
ocorre maior esvaziamento gástrico e, portanto maior liberação de nutrientes (ZT4),
os animais controle, mas não os animais pinealectomizados, apresentam um pico de
atividade das enzimas lipogênicas, sugerindo que a melatonina e a alimentação
atuam cooperativamente no controle da atividade dessas enzimas, o que faz supor
que haja uma co-regulação desses fatores no processo de síntese de novo de
ácidos graxos. Sendo assim, os pontos relacionados acima mostram indícios de que
a ausência da melatonina durante o período de 4 semanas, já é capaz de afetar uma
série de eventos moleculares e metabólicos. Porém se os animais permanecessem
pinealectomizados por um tempo mais prolongado, poderia ocorrer uma maior
dessincronização nesses animais, e assim poderíamos evidenciar repercussões
metabólicas mais significativas.
Palavras-chave: Pinealectomia. Clock genes. Tecido adiposo branco. Metabolismo.
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ABSTRACT
FARIAS, T. S. M. The effects of pinealectomy on the expression of Clock
genes and lipogenesis in epididymal white adipose tissue of Wistar adults
rats. 2014. 87 p. [Ph. D. thesis (Human Physiology)] - Instituto de Ciências
Biomédicas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014.
Melatonin, a hormone produced by the pineal gland, is secreted in a cyclic
fashion over 24 hours, and this oscillation is important for influencing a range of
circadian events, such as the expression of clock genes (chronobiotic effect), in
addition to endocrine modulation of a number of functions in various peripheral
tissues. Thus, assuming that expression of clock genes is involved in the
regulation of energy metabolism and that oscillatory pattern is under influence
of melatonin, the present study aimed to analyze the process of glucose
incorporation into triglycerides in adipose tissue of pinealectomized and controls
animals. The intention was to verify whether the absence of the pineal gland
and therefore melatonin affects this important metabolic process of white
adipose tissue, and to determine whether pinealectomy interferes with the
expression of clock genes in epididymal white adipose tissue of rats. Our
results show that pinealectomy alters the circadian pattern of clock genes
expression (Clock, Per2 and Cry1) and increases significantly the expression of
Rev-erbα in Zt 8. The absence of melatonin also altered the expression of
Pparγ gene over 24 hours, indicating that pinealectomy may interfere with the
metabolism of lipids. Furthermore, the absence of the pineal gland promoted
an increase in corticosterone and decrease in leptin plasma levels. However,
the incorporation of glucose into lipids over 24 hours was not altered by
pinealectomy. It was also shown that, at the time that occurs most gastric
emptying, and therefore greater release of nutrients (ZT4), the control animals
but not the pinealectomized animals show a peak of activity of lipogenic
enzymes, suggesting that melatonin and food act cooperatively to control the
activity of these enzymes. This leads to the supposition that there is a coregulation of these factors in the de novo synthesis of fatty acids process. Thus,
the points listed above show evidence that the absence of melatonin during the
four-week period, it is able to affect a number of molecular and metabolic
events. However if animals remain pinealectomized for a longer time, a larger
desynchonization could occur in these animals, and so we could highlight the
most significant metabolic impact.
Keywords: Pinealectomy. Clock genes. White adipose tissue. Metabolism.
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1 INTRODUÇÃO
Muitos comportamentos e atividades fisiológicas, na grande maioria dos
seres vivos, ocorrem de maneira rítmica circadiana, permitindo que estes
organismos antecipem e se preparem para as mudanças ambientais. A
manutenção dessa ritmicidade é importante para uma relação temporal
constante entre os diversos ritmos fisiológicos e para determinação de uma
ordem temporal interna imprescindível à saúde do organismo (JOHNSTON et
al., 2009).
Em seres humanos e demais mamíferos, processos como o ciclo
sono/vigilia, a alimentação, a temperatura corporal, a secreção hormonal e o
metabolismo, ocorrem de maneira circadiana e são "governados" por um
relógio biológico. Assim, alterações nessa organização temporal estão
envolvidas na etiologia de várias doenças e na redução da expectativa de vida
do indivíduo (CARDINALI et al., 2011; GARAULET; MADRID, 2009).
Os núcleos supraquiasmáticos (NSQ), localizados no hipotálamo, são os
principais marcapassos centrais que dirigem todo o processo circadiano
enviando sinais neurais e humorais para outras áreas do cérebro e também
para tecidos periféricos. A melatonina, hormônio produzido pela glândula pineal
e cuja secreção é controlada pelo ciclo claro/escuro, é um dos hormônios
responsáveis por conferir sincronização a tecidos centrais e periféricos. Por ser
produzida apenas no período noturno, ela age como um zeitgeiber interno,
sincronizando diversas funções fundamentais para a sobrevivência dos
organismos e conferindo ritmos a uma série de funções neuroendócrinas que
modulam, por exemplo, o ciclo sono-vigília e a atividade reprodutora e
metabólica de várias espécies (BARTNESS; GOLDMAN, 1989).
Muitos estudos indicam que distúrbios na secreção de melatonina estão
associados com uma maior propensão para o desenvolvimento de diversas
doenças como a obesidade e diabetes tipo 2. Corroborando estes estudos,
evidências sugerem que trabalhadores noturnos possuem maior risco de
desenvolver doenças metabólicas, cardiovasculares, aumento no risco de
desenvolvimento de câncer e outras doenças crônicas (WANG et al., 2011).
A melatonina, além de atuar diretamente sobre os diversos tipos
celulares presentes no organismo, também tem a capacidade de agir em
5
sistemas osciladores (efeito cronobiótico), controlando principalmente a
transcrição e tradução dos clock genes. Estes estão envolvidos na autogeração
de ritmicidade circadiana, apresentando um padrão temporal de expressão em
diferentes tecidos como o hepático, o renal e o adiposo.
Diante de todos os trabalhos que apontam uma forte associação entre
secreção de melatonina, metabolismo do tecido adiposo branco e clock genes,
o nosso estudo teve como principal objetivo verificar as alterações provocadas
pela ausência da melatonina na expressão dos clock genes (ao longo de 24 h)
no tecido adiposo e as possíveis consequências metabólicas para este tecido.
6
CONCLUSÃO
A ausência de melatonina em ratos, durante o período de quatro
semanas:

Não altera a capacidade de incorporação de glicose em lipídeos
em adipócitos brancos epididimais durante o período de 24 h;

Não altera o ritmo alimentar;

Indica que a melatonina e a alimentação possam atuar de modo
complementar (co-regulação) na sincronização de atividade de
enzimas envolvidas no processo de lipogênese de novo (análise
de correlação). A forte correlação positiva entre atividade
enzimática X conteúdo estomacal encontrada em animais controle
no ZT4, momento este que coincide com a maior taxa de
esvaziamento gástrico, foi perdida em animais pinealectomizados;

Não promove alterações na atividade máxima das enzimas
G6PDH, Málica, Fas e
ACL, embora a atividade desta última
tenha apresentado uma tendência em ser maior nos animais
PINX;

Promove um aumento nos níveis de corticosterona entre os ZTs 8
e 16 e diminuição na concentração plasmática de leptina;

Não afeta a secreção de insulina e adiponectina;

Altera o ritmo circadiano dos clock genes Clock, Per2 e Cry1 nos
animais pinealectomizados;

Aumenta de modo significativo a expressão do gene Rev-erbα
nos animais pinealectomizados no Zt 8;

Promove uma alteração no padrão diário oscilatório de expressão
do gene Pparγ nos animais pinealectomizados.
Sendo assim, os pontos relacionados acima mostram indícios de que a
pinealectomia pode afetar uma série de eventos moleculares e metabólicos e
promover dentro de um prazo mais longo de tempo certo grau de
dessincronização nos animais com ausência de melatonina, uma vez que
foram encontradas diferenças no padrão circadiano dos genes do relógio
7
Clock, Per2 e Cry1 e da expressão do gene Rev-erbα, e ainda promoveu
alterações na produção e atividade de hormônios e enzimas. No entanto, o
período de quatro semanas de pinealectomia mostrou-se relativamente curto
para se evidenciarem repercussões metabólicas mais significantes no animal.
8
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1 Talita da Silva Mendes de Farias Os efeitos da pinealectomia