UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
TÓPICOS ESPECIAIS EM REPRODUÇÃO E LACTAÇÃO
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS SOBRE A REPRODUÇÃO
MASCULINA E FEMININA
Erika Bezerra de Menezes
Arlindo de A. A. Moura
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Hormônio do crescimento  GH
 Isolado  1944
 Cadeia única – 191 aa
 Família - prolactina e lactogênio placentário
(Somatotropinas coriônicas)
 Superfamília – Fatores hematopoiéticos,
interleucinas, Factor estimulador de colonias
de granulócitos e macrófagos
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Apresenta variações na sequência de aa
Varias espécies domesticas
 Primatas
 Homem ( ≠ na posição de 4 aa)
 Bovinas x humana
 30%
 Bovina x ovina
 1%
(Soares et al., 1999)
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Duas pontes dissulfeto
Posição 120
 Glicina
 Confere sua
atividade
biológica
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Estrutura tridimensional do GH
GENE QUE DECODIFICA O HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
Mamíferos  único gene
Primatas – ocorreu duplicações ao ponto de
originar vários genes semelhantes ao GH
 GH-N  Hipófise
Cromossomo
17q22-q24
 GH-V
 CS
Placenta
Homem - hGH-N, hCS-L, hGH-V hCS-A e hCS-B
5 exóns e 4 introns
 2,6 – 3,0 pb (3,5-4,5 pb)
CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA
HIPÓFISE
Regulação
Basal
 Dedos de zinco (Zinc fingers)
Especifica
 Fator específico de sua secreção na hipófise
(PIT-1)
 GAF-1 ou PUF -1
CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA
HIPÓFISE
Específica
T4
AMPc
Glicorticoides
Ácido retinóico
Ativina (Família do fator de transformação do
crescimento)
 Basal
 GHRH
  PIT-1
  mRNA GH
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Receptor
Superfamília dos receptores para citocinas
(Kelly et al., 1991)
Modelo
Domínio
extracelular
(24 aa)
Cascata
transcriptacional
Domínio
intracelular
(350 aa)
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Local de expressão
Órgãos não reprodutivos
 Fígado
 TGI
 Hipotálamo
Órgãos reprodutivos
 Ovário (Oócito, céls. da teca e granulosa)
 Testículo (Céls. Leyding e Sertoli)
 Útero
 Glândula mamária
(Marshal et al., 2003)
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Dois locais de interação com seu receptor
Brooks et al., 2008
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
Hexapeptídeo
sintético
GHRP
 ATP  AMPc
Metilquefalina
(Bowers et al., 1993)
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
Grelin – peptídeo bioativo natural
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
MECANISMO DE AÇÃO DO HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
Mediadores extracelular
IGF-1
(Kaiser et al., 2001)
Mediadores intracelular
JAK2 tirosina quinase
MAP quinase
Inositol 3 fosfato (IP3)
AMPc
(Rotwein et al., 1994)
(Makarevich e Sirotkin, 1997)
MEDIADORES INTRACELULAR DO HORMÔNIO DO
CRESCIMENTO
Pequenas GTPase
semelhante a RAS
RalA
RalB
(Ihle e Gilliland, 2007)
(Waters et al, 2006)
Stat response elements
METABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Secreção (ritmo circadiano)
 3 a horas de intervalos
 45 ng/mL
Ação
 Após o inicio do sono
GHBP
 Clivagem da porção extracelular do receptor
do GH
 Transcritos GHR ou gene GHBP
METABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Circulação
2 isoformas do GH
 Alta afinidade à GHBP
 22 KDa
 Baixa afinidade à GHBP
 20 KDa
GH  GHBP
Prolongar ½ vida sua circulação
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS
EFEITOS FICIOLÓGICOS NO MACHO
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS NO MACHO
Ratos, camundongos e humanos
Deficiência congênita do GH
Resistência ao GH
(Rosenfeld et al, 1994)
Defeitos reprodutivos
(Chubb, 1987)
(Bartlett et al, 1990)
Atraso na puberdade;
Desenvolvimento abaixo do normal dos órgãos
reprodutivos (genitália externa);
Redução do comportamentos sexual
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS NO MACHO
Pacientes com excessiva produção de GH
Adenoma adenohipofisário
 Acromegalia
 Redução da libido e potência
(Janduic et al, 1982)
Ratos transgênicos -  GH
Alterações no padrão de liberação de
gonadotrofinas;
Déficits no comportamento sexual;
Alterações patológicas nas glândulas sexuais
acessórias.
(Bartke et al, 1997)
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS NO MACHO
Camundongos
Deficiência do IGF-I
 Maturação sexual
 Infertilidade
(Baker et al, 1996)
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS NO MACHO
Fig. Ações do GH direta e mediada pelo IGF-1 e, função das IGFBPs e
suas degradações proteolíticas
EFEITOS DO GH NO MACHO
Puberdade  Maturidade sexual
Desenvolvimento do Sistema Reprodutor Interno
Desenvolvimento da Genitália externa
Comportamento sexual
Efeitos no SNC [hipotálamo (GH-R)]
(Rosenfeld et al, 1994)
EFEITOS DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE LEYDIG E
CÉLULAS DE SERTOLI
GH
LH
GH
Potencializa ação do LH
(+LH-R)
Estimula a produção de IGF-1
(Kanzaki e Morris, 1998)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE
ANDRÓGENOS
In vitro
In vivo
GH
GH
X
Células de
Leydig
(+) T4
(Chandrashekar et al., 1999, 2001)
T4
(Deaver e Bryan,1999)
EFEITOS DO GH SOBRE O COMPORTAMENTO
SEXUAL
GH  Comportamento sexual
Camundongos
 Mutações no gene GH
 Alterações na libido
  Nº de montas
  Penetrações
  Ejaculações
  Nº de montas antes da exteriorização
(Chubb, 1987)
do pênis
Ação direta
GH
SNC
T4
EFEITO DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE SERTOLI E
ESPERMATOGÊNESE
Células de Sertoli
Proliferação
Maturação funcional
Espermatogônias
Síntese de DNA
(Swanlund et al, 1995)
EFEITOS DO GH SOBRE O TRATO REPRODUTIVO
MASCULINO
Modula o desenvolvimento do trato reprodutor
masculino
Associação com a testosterona
GH
T4
(Henricks et al., 1998)
(Champion et al., 2002)
EXPRESSÃO DO GH NA LINHAGEM DE CÉLULAS
GERMINATIVAS E EFEITO SOBRE O
ESPERMATOZÓIDE.
Expressão de GH
Espermatogônias
Espermatócitos
primários
(Berger et al., 1999; Harvey et al., 2004)
Espermatozóides
(+) Motilidade
(eqüinos)
(Henricks et al., 1998)
(Champion et al., 2002
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS
EFEITOS FISIOLÓGICOS NA FÊMEA
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR
Ovário
folículos ≠ grau de diferenciação
 Primordial
 Independente de gonadotrofinas (LH e
FSH)
 Inicia seu crescimento  GH
(Hull e Harvey, 2002)
RGH, mRNA GH, GH
Oócitos, Céls da teca e granulosa, Cumulus
(Izadyar et al., 1999)
 Media a ação do GH nessas células
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR
Estrutura
GH
RGH
Folículo primordial
+ (P)
+ (P)
Folículo primário
+ (P)
+ (P)
Folículo secundário
+ (P)
+ (P)
Folículo antral em
crescimento
+ (B, M)
Oócito
+ (B, M)
Cumulus
+ (B, M)
Granulosa
+ (B, M)
Teca
+ (C)
P – primatas / B – bovino / C - Camundongo
(Silva et al.,2009)
EFEITOS FISOLÓGICOS DO GH NA FÊMEA
GH  Ovário
 Proliferação, crescimento e diferenciação
 Atresia
 Apoptose
(Hsuch et al., 1996)
(Kolle et al., 2003)
In vitro
rGH
Bovinos
Maturação CCOs
Ovinos
EFEITOS DO GH SOBRE A FASE PREANTRAL
FOLICULAR
Folículos pré-antrais de camundongos
1 mUI/mL do GH – 4 dias de cultivo
  diâmetro folicular
(Kikuchi et al., 2001)
Folículos pré-antrais bovinos
30 e 100 ng/mL do GH – 4 dias de cultivo
 síntese de P4
 Proliferação nas células da granulosa
(Langhout et al., 1991)
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR
Ovário
Cascata de sinalização celular
 GH  AMPc
 GH  MAP quinase
(Sirotkin e Makarevich, 1999; 2002)
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR
Fig. - Expressão de mRNA para o IGF-I, IGF-II e receptores de IGF em
folículos ovarianos
Estrutura
IGF-I
IGF-II
IGF-IR
Primordial
+ (C,P) – (B)
+ (C) – (B)
+ (P) – (B)
Primário
+ (C,P) – (B)
- (B)
+ (P, B)
Secundário
+ (C,B, M, P)
- (B)
+ (P, B)
IGF-IIR
ANTRAL EM CRESCIMENTO
Oócito
+ (P) – (S, M)
- (B, S)
+ (P, B) – (S)
Cumulus
+ (S, M)
+ (S) - (B)
+ (P, B) – (S)
Granulosa
+ (S, M)
+ (S) - (B)
+ (P, O, B, S)
+ (O, B)
Teca
+ (P) – (S, M)
+ (S, B, P, O)
+ (O, B) – (S)
+ (O, B)
B – bovina / C- caprina / C- camundongo / O – ovina / P – primatas / S - suína
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR
Fig. - Expressão de mRNA para o IGF-I, IGF-II e receptores de IGF em
folículos ovarianos
Estrutura
IGF-I
IGF-II
IGF-IR
IGF-IIR
PRÉ-OVUÁTÓRIO
Oócito
+ (S, M)
- (S)
+ (S)
Cumulus
- (S, M)
+ (S)
- (S)
Granulosa
- (S, M) - P
+ (S, P)
- (S, P)
+ (P)
Teca
+ (S, M, P)
- (S)
+ (S)
+ (P)
B – bovina / C- caprina / C- camundongo / O – ovina / P – primatas / S - suína
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR PRÉ-ANTRAL
Estágio
GH
IGF-1
IGF-2
Início do crescimento
Início do crescimento
Atresia folicular
Início do crescimento
Sobrevivência folicular
Crescimento folicular
Crescimento folicular
Crescimento folicular
Crescimento céls Teca
Diferenciação céls da
granulosa
Sobrevivência folicular
Crescimento folicular
Proliferação e
diferenciação céls.
Granulosa
Produção E2
Expressão de RFSH
Formação dos
grânulos corticais
Proliferação cels.
granulosa
(Silva et al., 2009)
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO
FOLICULAR ANTRAL
Estágio
GH
IGF-1
IGF-2
 Secreção IGF-1
pelas céls. Teca e
granulosa
Proliferação céls.
Granulosa
Proliferação cels.
Granulosa
Produção E2 e P4 céls.
da garnulosa
Produção E2 e P4 céls.
da garnulosa
Esteroidogênese pelas
céls da granulosa
Maturação oocitária
Expansão céls do
cumulus
 da sensitividade a
gonadotrofinas
Estimulo
esteroidogênico céls
da teca
Maturação oocitária
(Silva et al., 2009)
EFEITOS DO GH SOBRE SUA UTILIZAÇÃO EM
PROTOCOLOS DE SUPEROVULAÇÃO
In vivo – Mestiças de holandes-Zebu
13 doadoras (2 grupos)
 500 mg de rbST, SC no 3º dia do ciclo
 10º dia do ciclo tratamento superovulatório
(Borges et al., 2001)
 500 UI FSH/LH IM (estro = 0)
 4 dias (8 aplicações)
 13º dia (7º aplicação)
 PG F2α
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Desenvolvimento da glândula mamária
GH  mamogênese
Crescimento dos ductos
 Pré-perberdade - Puberdade
Crescimento lobo-alveolar
 Gestação
Animal adulto
Mamogênese
Lactogênese
Involução
(Sejrsen et a, 1993)
(Johnsson et al., 1985)
(Lyons et al)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Lactogênese
Direta do GH
Indiretamente -  IGF-I
Involução
Prolactina/GH/IGF-I
mRNA GHR
Todas as fases da lactação
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Mecanismos envolvidos no efeito galatopoiéticos
Mecanismo homeorréticos
(Bauman, 1989)
 Incremento na capacidade sintética da
glândula mamária;
 IGF-1
(Prosser & Mepham, 1989)
 Utilização de nutrientes e mobilização de
tecidos não mamários, que fornecem nutrientes
essenciais para a síntese do leite
 Tecido adiposo;
(McDowell et al., 1987)
(Soderholm et al., 1988)
 no fluxo sangüíneo para a glândula mamária.
(Mepham et al., 1984)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Vacas
Curto e longo prazo
(Chilliard, 1988)
Principais efeitos
Curva de lactação
 Aumento da produção de leite
 Modificação da curva
 Persistência da lactação
 Altos níveis de produção por um período de
tempo
(Grant e Keown , 1999)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
41 vacas Holandesa (PO) em lactação (30,0kg/dia)
Avaliação - 60 aos 150 dias de lactação,
Tratamentos
I - sem aplicação de rBST
 Controle (n= 15)
II - aplicação de rBST aos 60 dias após o parto
 rBST-60 (n=15) 14/14 dias
III - aplicação de rBST aos 100 dias após o parto
 rBST-100 (n= 11) A rBST1 14/14 dias
(Rennó et al., 2006)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
In vivo
rbST
Produção de leite
(Barbosa et al., 2002)
rbST de liberação lenta
(BOOSTIN 250 mg)
0,56 mL (1/4 dose –
vacas) 14/14 dias
T1 - tratamento controle
T2 - tratamento hormonal,
após o pico de lactação
45 dias PP até o final do
experimento
T3 - tratamento de
entressafra
154 dias PP até final do
experimento
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
In vivo
rbST
Produção de leite
Φ Produção de
leite
(Barbosa et al., 2002)
 persistência
da lactação
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apesar das importantes descobertas obtidas sobre
o hormônio do crescimento, atualmente ainda são
observadas divergências nos resultado obtidos in
vitro e in vivo.
A real
molecular
compreensão
do
da
hormônio
atuação
do
biológica
crescimento
e
na
reprodução, poderá consolidar sua aplicação prática
nas áreas médicas, veterinárias e biotecnologias.