Relógios biológicos e padrões de alimentação em camundongos normais e com sobrepeso

A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1.

The healthy interaction between the subject and the environment depends on the alignment between the physiological dynamics of the first one and the periodical movements of nature. The interaction between these rhythms in turn is based on the derivation and evolution process. The involvement of such an alignment is a risk to the survival of species. In this context the bodies line up their physiological rhythms to different external cycles. Thus, endogenous cycles are coordinated by biological clocks which determine in our organism specific rhythms in phase with the nature, such as Circadian Rhythms (CR) whose period is close to 24 hours. The body weight, the food intake and the energy consumption are processes characterized by the CR and the obesity is associated with a different timing of this process. The CR modulation is a result of the formulation of clock-gens CLOCK and BMAL1 who form an heterodimer responsible for the gene transcription of Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. The proteins encoded by these genes, once synthesized, form dimers (PER-CRY) in the cytoplasm that, depending on a given concentration, return to the core blocking the action of the CLOCK/BMAL1 heterodimer in the transcription of its own genes, thus forming a negative feedback loop of transcription and translation. These genes secure the periodicity and are significantly expressed in the hypothalamus suprachiasmatic nucleus. In order to study this process in regular, hyper-fed, hungry and satiated mice, we used a registration method of feeding behavior based on the sound produced by animal feeding and the relation between the metabolic states with the expression CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, as well as the Cry1 and Cry2 proteins in the SCN, by analysis of images obtained in confocal microscopy. Control Swiss mice in state of hunger/ satiated were compared to hyper-fed animals in the same conditions. None of them showed difference in the CLOCK and BMAL1 contents, showing a potential capacity to modulate the biological rhythms. However, the Per1, Per2, Per3 and Cry1 proteins showed a minor expression in the CS group and a significant difference when compared to the CF group (P<0,05). This difference cant be found in the HF and HS groups. The results of the studies indicated that the endogenous and exogenous changes, reflected by the hyperphagic behavior observed in hyper-fed mice, may be due to a defect in the mechanism of negative feedback associated to the Cry-Per dimer, which has abolished the blocking mechanism of Per1 Per2, Per3 and Cry1 by the CLOCK-BMAL1 heterodimer.