Función y mecanismo de acción de alfa-MSH a nivel central y periférico: Su interacción con la hormona melanocito concentrante y con neurotransmisores

En este pedido de subsidio se presenta una nueva línea de investigación que se propone analizar la función y mecanismo de acción de la hormona melanocito concentrante (MCH) y su interrelación con la alfa-MSH [Hormona melanocito estimulante] ya que ambos péptidos actúan en forma antagónica en peces. Para cumplimentar este objetivo se propone analizar la función del MCH en el comportamiento de aseo excesivo y si éste péptido bloquea el efecto de alfa-MSH en esta conducta al igual que se anulan en los peces. Además, hemos comprobado en trabajos anteriores que alfa-MSH disminuye la temperatura ante el aumento provocado por un pirógeno exógeno y también se han establecido los neurotransmisores (NT) involucrados. En este proyecto nos proponemos establecer el efecto de MCH y su interacción con MSH y los NT involucrados en el proceso de termoregulación, comportamiento de aseo excesivo y estudios de inmunidad. Además, siguiendo con nuestra línea de trabajo, continuamos indagando sobre los sistemas de segundos mensajeros involucrados en el mecanismo de alfa-MSH mediante estudios in vivo e in vitro, midiendo estos segundos mensajeros en zonas específicas del Sistema Nervioso Central (SNC). Investigaremos cómo están involucrados los receptores nicotínicos y muscarínicos en la inducción de las conductas y la medición de los segundos mensajeros AMPc e IP 3 en núcleo estriado. Con respecto a la participación de alfa-MSH en el comienzo de la pubertad se propone: A) Establecer si la estimulación de la liberación de esteroides ováricos de LH, FSH y alfa-MSH estaría mediada por AMPc. Para su cumplimiento se plantea realizar incubación de ovarios prepuberales en presencia de alfa-MSH y las gonadotrofinas hipofisarias a fin de determinar las variaciones de P, E2 y AMPc liberadas al medio. B) Corroborar si existe una unión directa de alfa-MSH a las células ováricas para interactuar con las gonadotrofinas y por su intermedio modificar la liberación de P. Para ello se propone determinar el porcentaje de unión del péptido marcado a células ováricas. C) Determinar por medio de autoradiografía, si la administración aguda del péptido a ratas prepúberes, modifica el contenido ovárico de receptores para FSH y/o LH. Se continuarán los estudios tendientes a establecer la interrelación entre hormonas esteroideas, catecolaminas y alfa-MSH en la regulación de la conducta sexual. Se analizará la actividad lordótica luego de la inyección de alfa-MSH en área preóptica y se tratará de establecer qué NT median la respuesta observada, midiendo además el contenido del péptido en diferentes áreas del SNC y liberación de LH.

Participación del sistema serotoninérgico en la descarga preovulatoria de la hormona luteinizante en cabras

La explotación caprina en amplias regiones de nuestro país y de la provincia de Córdoba constituye, para sectores marginales dedicados a esta explotación una importante fuente de recursos: carne, leche, cueros, entre otros. Las principales dificultades en esta actividad se originan en el desconocimiento de los mecanismos endocrinos que regulan la actividad reproductiva de la cabra. Datos obtenidos en trabajos previos nos han permitido describir el ciclo anual de reproducción en hembras de raza criolla (estación de actividad sexual y de anestro, ciclo estral, etc.). El proyecto que se presenta propone estudiar la participación del sistema serotoninérgico en la descarga preovulatoria de LH y la ovulación. Esto permitirá desarrollar técnicas para mejorar la sincronización y control de la actividad ovulatoria. (...)

Estudio de las respuestas neurofisiológicas y conductuales integradas en el sistema límbico: participación de los neuropéptidos derivados de la pre pro MCH y Angiotensina II

Numerosos estudios indican que la amígdala, se encuentra estrechamente ligada a la generación y modulación de los procesos emocionales. Aunque el complejo de la amígdala generalmente se define por varios grupos distintos de células, los núcleos de la amígdala basolateral que se conectan con el núcleo central y el núcleo de la estría terminal son los que proyectan a las áreas del sistema nervioso central involucradas en el control de las respuestas autónomas, los procesos cognitivos y la respuesta emocional. Además de los ampliamente estudiados sistemas glutamatérgico, gabaérgico, endorfinérgico, CRH, CCK entre otros, en estas áreas de la amígdala se encuentran receptores AT1 del sistema renina-angiotensina cerebral y llegan fibras del sistema de la pre-pro-hormona MCH (ppMCH) de la que se derivan la hormona concentradora de melanina (MCH) y otros dos péptidos biológicamente activos: el neuropéptido glicina (G)-ácido glutámico (E) (NGE) y el neuropéptido glutamina (E)- isoleucina (I) (NEI). Entre las áreas a las que se proyectan los núcleos de la amígdala se destaca la inervación de núcleos dopaminérgicos a través del área tegmental ventral y su influencia sobre la función del eje hipotálamo-hipófiso-adrenal (HHA) por la modulación de la descarga de ACTH a través de la inervación del núcleo hipotalámico paraventricular. Este proyecto tiene como objetivo evaluar los efectos de los neuropéptidos derivados de la ppMCH y Angiotensina II en la amígdala basolateral, sobre: el estado de ansiedad, conducta de exploración, activación del eje HHA y la trasmisión dopaminérgica en las áreas de proyección de la amígdala. Se empleará un modelo de miedo potenciado en ratas, que provoca una mayor activación de la amígdala y el establecimiento de un estado de ansiedad por la exposición previa a una situación de estrés. En este modelo se desencadenan respuestas similares a las encontradas en pacientes que sufren desórdenes de ansiedad, lo que nos permite estudiar el rol de los neuromoduladores en su fisiopatogenia.

Peroxidasas vegetales y enzimas relacionadas: rol fisiológico. Su aplicación a la producción de reactivos

Las peroxidasas son enzimas ampliamente distribuidas en tejidos vegetales, en una variedad de formas moleculares múltiples cuyo modelo de distribución varía no sólo según el órgano o tejido aislado sino también su estadío de desarrollo y frente a todo tipo de cambio en el medio ambiente (físico, químico, biológico). Se han asignado a estas enzimas diferentes papeles metabólicos: a) participación en la regulación de los niveles endógenos de la hormona ácido indolacético, por su capacidad para actuar como AIA oxidasa, b) participación en las últimas etapas del proceso de lignificación, c) entrecruzamiento de polímeros de la pared celular, d) detexificación de radicales libres, etcétera. La existencia de un gran número de formas moleculares múltiples de esta enzima y su diferente localización a nivel subcelular, iónicamente unidas y covalentemente unidas a pared celular, ha llevado a la presunción de que no todas las isoformas llevarían a cabo estas funciones metabólicas sino que grupos de ellas o alguna en particular pueden actuar preferentemente en alguno de esos roles. (...) Existe evidencia que en la formación de radicales libres para la polimerización de monolignoles podría intervenir además otra enzima diferente: la lacasa. (...) Este proyecto es una continuación de otros de ejercicios anteriores y corresponde a tres líneas de trabajo. Los objetivos de dos de ellas buscan establecer a través de estudios comparativos de las propiedades bioquímicas e inmunológicas de isoperoxidasas de diversos tejidos vegetales y su localización a nivel celular, si es posible asignar un papel fisiológico a una isoforma de esta enzima o a un grupo de isoformas en particular. En uno de ellos se intenta, además, establecer la participación de las lacasas, en la lignificación. El objetivo de la tercera línea es de neto corte aplicado: se propone estudiar las condiciones óptimas de producción, extracción y purificación de peroxidasas para usar en la preparación de reactivos de análisis clínicos o bien obtener conjugados con anticuerpos aplicables a reacciones de enzimoinmunoanálisis que puedan ser aprovechados por la industria biotecnológica nacional.

Caracterización molecular y funcional de b-gc, una subunidad novedosa del receptor IGF-I

El factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) es una hormona peptídica que participa en el crecimiento animal, desarrollo de los tejidos y diferenciación. Hay un creciente cuerpo de evidencias que indican que esta hormona es también importante en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. (...) Este factor de crecimiento ejerce sus acciones interaccionando con un receptor heterotetramérico similar al receptor de insulina. b-gc es una subunidad b novedosa del receptor de IGF-I, típica del sistema nervioso central y enriquecida en conos de crecimiento neural. Los objetivos del presente proyecto consisten en: a) Caracterización molecular de b-gc mediante clonado y secuenciado del cDNA que codifica su biosíntesis; b) Caracterización bioquímica de las vesículas que transportan bgc en neuronas en desarrollo desde el aparato de Golgi hacia el cono de crecimiento neural; c) Estudio de la expresión y distribución de bgc en células nerviosas no neuronales, como oligodendrocitos y astrocitos. (...) La caracterización molecular de los receptores de IGF-I conteniendo b-gc y que presenta una distribución muy interesante durante el desarrollo del sistema nervioso central, puede aportar datos fundamentales para la comprensión de la función de estos receptores y su correspondiente hormona durante el desarrollo del sistema nervioso y su transporte específico a los conos de crecimiento neural. La caracterización bioquímica de las vesículas conteniendo b-gc puede aportar importantes datos sobre la presencia de diferentes tipos de vesículas de transporte no sinápticas, como surge de resultados obtenidos recientemente.

Estudios sobre mecanismos de acción de hormonas tiroideas: Participación del receptor nuclear

Objetivo General: El objetivo general del plan de trabajo propuesto es aclarar algunos aspectos de los mecanismos que intervienen en la regulación de la acción de las hormonas tiroideas a nivel celular. Debido al papel determinante del receptor nuclear de T3 en la acción de la hormona, se pondrá especial énfasis en la correlación entre cambios a nivel del receptor y su repercusión en la expresión de efectos metabólicos tisulares específicos de la hormona. Se espera que los resultados a obtener aporten información sobre el efecto potencial que diversos factores puedan ejercer sobre el funcionalismo tiroideo. Objetivos Específicos: Tema 1: Estudiar el efecto de dos factores de crecimiento (GH e IGH-I) sobre la expresión de efectos metabólicos tisulares específicos de la hormona tiroidea (actividad de dos enzimas hepáticas dependientes de la T3: alfa-GPD y EM). En tales cirscunstancias, estudiar las posibles modificaciones operadas sobre el receptor nuclear de T3 mediante la evaluación de la expresión del gen (niveles de mRNA), capacidad máxima de unión de T3, afinidad, etc. El interés del estudio de los efectos de estos factores de crecimiento sobre el funcionalismo tiroideo, se debe a la reciente introducción de GH e IGF-I obtenidos por técnicas recombinantes, en el uso clínico para el tratamiento de alteraciones en el crecimiento y desarrollo en endocrinología pediátrica. Tema 2: Investigar la posible regulación por TSH de la expresión de los genes que codifican a los receptores de T3 y de la actividad funcional (capacidad máxima de unión de T3 y constante afinidad) de los mismos en el tejido tiroideo. Se estudiará además el efecto de T3 sobre la biosíntesis de hormonas tiroideas. El conocimiento de los mecanismos involucrados en la regulación de la expresión de los receptores a T3, así como los efectos de T3 sobre su propia biosíntesis permitirá interpretar los mecanismos involucrados en la autorregulación de la glándula tiroides, así como también esclarecer la fisiopatología de algunas de sus enfermedades.

Determinación analítica de compuestos orgánicos en complejos huésped-receptor

Los complejos Huésped-Receptor son supermoléculas en las cuales se producen interacciones específicas que modifican las propiedades físicas y químicas de los sustratos incluidos. Dentro de los receptores más comunes para compuestos orgánicos se encuentran los éteres corona y sus derivados, las ciclodextrinas y los metaciclofanos. Estudios fotofísicos y fotoquímicos con estos receptores indican que los sustratos orgánicos incluidos experimentan un notable incremento de sus propiedades luminiscentes. Un gran número de compuestos orgánicos que son de interés en varios campos como el biológico, farmacéutico y agroquímico presentan estructuras derivados en núcleos como el indólico, naftalénico o benzofuránico que tienen propiedades fluorescentes. Se considera interesante desarrollar métodos analíticos sensibles para la determinación de compuestos orgánicos que presentan estructuras derivadas de estos núcleos, haciendo para ello uso del incremento en la propiedad fluorescente de los mismos en presencia de agentes acomplejantes. Se determinarán las condiciones más favorables para la detección por fluorescencia en presencia de los receptores que muestren la mayor interacción con cantidades límites de compuestos como serotonina (hormona), metatonina (fármaco), carbaryl y carbofuran (pesticidas), cuya determinación por otros métodos (espectofotometría UV-Visible, cromatografía líquida de alta presión) es engorrosa, poco sensible o requiere reacciones de derivatización para su mejor cuantificación. (...) La importancia potencial de este proyecto es el desarrollo de técnicas analíticas sensibles para la determinación de compuestos orgánicos que tienen importancia fundamental en la detección de algunas enfermedades o trastornos funcionales, como el caso de las hormonas o de determinados psicofármacos como alcaloides, y en la toxicidad de ciertos alimentos vegetales que pueden contener residuos de herbicidas o sus metabolitos en frutos y semillas. (...)

Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminación ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperíodo exterior a través de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la vía de formación de imágenes e involucra a las células ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta vía es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de actividad, el sueño y la supresión de melatonina pineal. La retina contiene además un reloj autónomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquímicas y fisiológicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiología a los cambios lumínicos a lo largo del ciclo día-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endógenos que generan variaciones diarias en la biosíntesis de fosfolípidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles máximos durante el día (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aún más, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a través de una cascada bioquímica de fototransducción similar a la de invertebrados y que involucra la activación de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en dónde solo las CGRs son postmitóticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificación de células ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homología con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdoméricos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de células fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarían que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarían la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentación. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la población de CGRs podría contribuir al control temporal de la fisiología del organismo y regulación de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulación por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrínseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransducción fundamentalmente la vía de los fosfoinosítidos y la activación de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquímicos y farmacológicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la síntesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP cíclico, la inducción de genes tempranos y la regulación de la actividad NAT, enzima clave en la síntesis de melatonina; y c) Investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de alimentación, la síntesis de melatonina y la expresión génica en animales expuestos a estimulación lumínica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitirán construir el espectro de acción de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenómeno. Este proyecto profundizará el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquímica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneración del cromóforo utilizado.

Estudio de las respuestas neurofisiológicas y conductuales integradas en el sistema límbico: participación de los neuropéptidos derivados de la pre­pro mch y angiotensina II.

Numerosos estudios indican que la amígdala, se encuentra estrechamente ligada a la generación y modulación de los procesos emocionales. Aunque el complejo de la amígdala generalmente se define por varios grupos distintos de células, los núcleos de la amígdala basolateral que se conectan con el núcleo central y el núcleo de la estría terminal son los que proyectan a las áreas del sistema nervioso central involucradas en el control de las respuestas autónomas, los procesos cognitivos y la respuesta emocional. Además de los ampliamente estudiados sistemas glutamatérgico, gabaérgico, endorfinérgico, CRH, CCK entre otros, en estas áreas de la amígdala se encuentran receptores AT1 del sistema renina-angiotensina cerebral y llegan fibras del sistema de la pre-pro-hormona MCH (ppMCH) de la que se derivan la hormona concentradora de melanina (MCH) y otros dos péptidos biologicamente activos: el neuropéptido glicina (G)-ácido glutámico (E) (NGE) y el neuropéptido glutamina (E)- isoleucina (I) (NEI). Entre las áreas a las que se proyectan los núcleos de la amígdala se destaca la inervación de núcleos dopaminérgicos a través del área tegmental ventral y su influencia sobre la función del eje hipotálamo-hipófiso-adrenal (HHA) por la modulación de la descarga de ACTH a través de la inervación del núcleo hipotalámico paraventricular. Este proyecto tiene como objetivo evaluar los efectos de los neuropéptidos derivados de la ppMCH y Angiotensina II en la amígdala basolateral, sobre: el estado de ansiedad, conducta de exploración, activación del eje HHA y la trasmisión dopaminérgica en las áreas de proyección de la amígdala. Se empleará un modelo de miedo potenciado en ratas, que provoca una mayor activación de la amígdala y el establecimiento de un estado de ansiedad por la exposición previa a una situación de estrés. En este modelo se desencadenan respuestas similares a las encontradas en pacientes que sufren desórdenes de ansiedad, lo que nos permite estudiar el rol de los neuromoduladores en su fisiopatogenia.

EFECTOS DE LA MELATONINA EXÓGENA Y LA SUBNUTRICIÓN SOBRE EL DESARROLLO EMBRIONARIO TEMPRANO EN OVINOS DURANTE EL ANESTRO ESTACIONAL

Debido a que la subnutrición afecta la eficiencia reproductiva en las ovejas, disminuyendo las tasas de gestación y/o causando un retraso en el desarrollo embrionario; y conociendo que, la melatonina es la hormona mediadora de los efectos entre la estacionalidad y el eje reproductivo, actuando con efectos beneficiosos tanto a nivel embrionario como del tracto reproductivo, nuestra hipótesis de partida plantea que el tratamiento con melatonina exógena podría ser una herramienta útil para paliar o revertir los efectos adversos que causa la subnutrición sobre la supervivencia embrionaria en las explotaciones ovinas. El presente trabajo investigará los efectos de la melatonina exógena sobre la competencia oocitaria y la viabilidad embrionaria (tanto in vivo como in vitro), así como también sobre la población de receptores esteroideos en el endometrio, en ovejas subnutridas durante el anestro estacional. El experimento se realizará en Río Cuarto (33º 08’S, 64º 20’O), utilizando 30 ovejas adultas Corriedale. Durante el anestro, la mitad de ellas serán implantadas con melatonina. Luego de 45 días, las ovejas serán asignadas a una de dos dietas con diferentes niveles energéticos: dieta control (C) y dieta baja (B). De esta forma se establecerán 4 grupos de acuerdo a su nivel nutricional y a la presencia o no del implante de melatonina en un diseño factorial 2x2, con todos los grupos balanceados por peso y condición corporal. El día del inicio del consumo de las dietas experimentales, se sincronizarán los celos de todas las ovejas (progestágeno+eCG), luego de lo cual se cubrirán todas las ovejas en celo. Desde los 15 días previos a la sincronización de celos y hasta la ovulación, se realizarán ecografías ováricas diariamente, para evaluar la dinámica de la población folicular y luteal. Cada 3 días, se obtendrán muestras de sangre de todas las ovejas para determinar los niveles plasmáticos de metabolitos y hormonas. El día 5 tras el celo, se procederá a la recuperación de los embriones por laparotomía ventral y lavado uterino. Inmediatamente después se realizará una ovariohisterectomía en cada una de las ovejas. Los ovarios serán procesados para la obtención y maduración de ovocitos, y su posterior fecundación in vitro. Además se obtendrán muestras de útero para realizar el estudio de la población de receptores esteroideos y la expresión de los mismos en el tejido por inmunohistoquímica. No existe mucha información en la literatura respecto a los efectos combinados del tratamiento con melatonina y del plano de alimentación sobre los parámetros reproductivos. No obstante, en la especie ovina y en el hemisferio norte, se han descrito algunos aspectos realmente interesantes en la mejora de la eficiencia reproductiva, particularmente en situaciones en las que está disminuida, por lo cual seria importante evaluar y caracterizar los efectos del uso de la melatonina exógena sobre la viabilidad embrionaria en Argentina.