Estudo do metabolismo energético hepático e da via de sinalização da grelina na obesidade induzida por dieta ocidental

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares, diabetes do tipo 2 e esteatose hepática não alcóolica, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecidos periféricos, como o fígado. Esse hormônio está envolvido no comportamento alimentar e adiposidade, modulando o armazenamento ou utilização dos substratos energéticos no coração, músculo esquelético, adipócitos e fígado, além disso, revela-se de grande importância na manutenção do metabolismo energético hepático. Estes dados suportam a hipótese de que as vias de sinalização responsivas à grelina são um importante componente da regulação do metabolismo energético hepático e da homeostase glicêmica. O objetivo deste trabalho, foi estudar o metabolismo energético hepático e a sinalização da grelina em camundongos Swiss adultos obesos submetidos a dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidratos simples. Avaliamos o efeito desta dieta a partir do 21 dia de idade (desmame) até o 133 dia destes animais, através de parâmetros biométricos e bioquímicos, avaliação histomorfológica, respirometria de alta resolução, conteúdo de glicogênio hepático e conteúdo de algumas proteínas envolvidas na sinalização de insulina e grelina, além do metabolismo energético hepático. Baseado em nossos resultados observamos que o consumo de dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidrato simples durante 16 semanas causa hiperfagia, levando ao quadro de obesidade na idade adulta e prejuízo nas vias de sinalização dos hormônios insulina e grelina, que são importantes moduladores do metabolismo energético hepático, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática não alcoólica.

Modulação das vias de sinalização intracelulares pelo sistema NAD(P)H oxidase em melanoma humano

Evidências têm mostrado que as espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas pela NAD(P)H oxidase são importantes moduladores de diversas funções celulares como migração, crescimento, proliferação e sobrevivência. Estudos recentes demonstraram o envolvimento da atividade da NAD(P)H oxidase no crescimento e sobrevivência de células de melanoma. Neste trabalho, investigamos o efeito da inibição da NAD(P)H oxidase por difenileneiodônio (DPI) sobre o crescimento das células de melanoma humano MV3 e observamos que este composto reduziu o crescimento destas células em aproximadamente 50%. A inibição da NAD(P)H oxidase induziu mudanças no formato celular, com arredondamento, diminuição do espraiamento e descolamento celular. Esta redução foi acompanhada por um rearranjo do citoesqueleto de actina, diminuição da fosforilação no resíduo Tyr397 da quinase de adesão focal (FAK) e redução na associação de FAK com actina e com a tirosina quinase c-Src. Isto indica que a inibição da geração de ROS está modulando negativamente vias de sinalização ativadas por integrinas, o que freqüentemente conduz a um tipo particular de morte celular conhecida por anoikis. Comprovando a ocorrência deste fenômeno, observamos que a inibição da atividade da NAD(P)H oxidase aumentou a apoptose das células de melanoma e induziu a ativação da caspase-3. Nossos resultados mostram ainda que a inibição da viabilidade celular por DPI foi revertida com o pré-tratamento das células MV3 com um inibidor de tirosina fosfatases (ortovanadato de sódio). Em resumo, este estudo mostra que a geração de ROS por NAD(P)H oxidase está envolvida nos mecanismos de sobrevivência em células de melanoma, uma vez que afetam as vias de sinalização dependentes de FAK-Src, através da inibição da atividade de proteína tirosina fosfatases.

A Tenascina-C e a sinalização celular na diferenciação tubulogênica endotelial

A matriz extracelular (MEC) é capaz de modular a adesão celular, induzindo processos de sinalização celular. No estado de aderência intermediária, induzido por proteínas matricelulares, as células tendem a se diferenciar, migrar e proliferar. A tenascina-C é uma proteína matricelular amplamente secretada em gliomas que está envolvida na proliferação e angiogênese tumoral. A MEC de gliomas, possui elevada incorporação de tenascina-C (TN-C), uma glicoproteína matricelular desadesiva que compete com a glicoproteína adesiva fibronectina (FN), desestabilizando os contatos focais e induzindo proliferação celular em gliomas. Neste trabalho nós nos propusemos a investigar o papel da TN-C tumoral no fenótipo angiogênico de células endoteliais. Recentemente em um trabalho publicado pelo nosso grupo observamos que as células endoteliais semeadas sobre matrizes de glioma (U373 MG) aderem menos e são deficientes na capacidade de formar tubos quando comparadas com àquelas plaqueadas sobre MEC de HUVECs. No entanto, neste trabalho, reproduzimos este fenótipo semeando as células endoteliais em suportes de TN-C /FN miméticos da composição da matriz tumoral nativa. Por western blotting, observamos um aumento na fosforilação em treonina 638 da proteína PKCα, um possível sítio inibitório, e um aumento na ativação de PKCδ. O efeito antagônico na regulação dessas isoformas de PKC foi demonstrado quando usamos inibidores seletivos de PKC α e δ e um ativador de PKCα (PMA). Observamos que quando tratamos as HUVECs plaqueadas sobre MEC de U373 com PMA, resgatamos a capacidade dessas células de formar tubos, o pré-tratamento dessas HUVECs com inibidor de PKC δ (rotlerina) resgatou parcialmente a capacidade tubulogênica dessas células. O pré-tratamento das HUVECs que foram semeadas sobre MEC da HUVEC (que formam tubos normalmente) com um inibidor de PKC α (RO320432) levou a diminuição da capacidade tubulogênica. Além disso, esta matriz também induz ativação de ERK e AKT. Investigamos também se o bloqueio dos diferentes domínios da TN-C na matriz derivada de glioma poderia, de alguma forma, reverter o defeito angiogênico das células, propiciado pela interação com a matriz extracelular de gliomas. O pré-tratamento da matriz extracelular de glioma com anticorpos anti-TN-C (contra os domínios FNIII 1-3, 4-5 FNIII e N-terminal) resgatou parcialmente a capacidade das células endoteliais de formar tubos. Nossos dados sugerem que a indução do fenótipo vascular observado em muitos gliomas, com predomínio de vasos mal formados e sub-funcionais, pode ser parcialmente devido ao comprometido da sinalização mediada por PKCs em células endoteliais, bem como do aumento da ativação das vias de ERK e Akt.

Dose terapêutica de radiação ionizante induz um fenótipo migratório em células de carcinoma de colon humano (caco-2): vias de sinalização envolvidas

O câncer colo-retal é a terceira neoplasia mais frequente em todo o mundo e a recorrência local e neoplasia refratária são desafios no tratamento do câncer colo-retal após a cirurgia convencional. Com o intuito de controlar a recorrência e aumentar a média de sobrevida dos pacientes, uma estratégia multidisciplinar que combina a radioterapia (RT) e a quimioterapia com o processo cirúrgico tem sido protocolo clínico de escolha. Embora esta combinação seja capaz de otimizar o tratamento, nem todos os pacientes são beneficiados com o protocolo quimio-rádio combinado, uma vez que existem os insucessos terapêuticos relacionados com a incidência de neoplasias secundárias tardias em pacientes que foram submetidos à RT para tratamento de neoplasias anteriores. Além da doença refratária, outro agravante da RT são os efeitos colaterais produzidos pela radiação ionizante (IR), em especial àqueles do trato gastrointestinal. Estes efeitos estão relacionados com alterações da homeostase do epitélio intestinal, através da desorganização dos complexos juncionais. Porém, os mecanismos que medeiam estes efeitos ainda não estão elucidados. Este estudo avaliou as vias de sinalização que medeiam os efeitos da IR em células Caco-2. Foi observado que a IR causa uma desorganização da junção aderente via Src, EGFR e MAPK, sendo estas alterações acompanhadas por desorganização do citoesqueleto de actina em todo o volume celular. Src, EGFR e MAPK participam de maneira diferenciada na modulação destes efeitos. Observamos também que a radiação aumenta a motilidade dessas células via Src e MAPK e não induz alteração na proliferação celular até 48 horas após o tratamento. Este é o primeiro trabalho que correlaciona vias de sobrevivência celular como Src, EGFR e MAPK com alterações nas proteínas de junção aderente, alterações do citoesqueleto e migração celular. Estes eventos são relacionados aos efeitos colaterais primários e tardios induzidos pela IR, e podem favorecer à aquisição de um fenótipo maligno herdável durante o fracionamento de doses na RT, favorecendo a progressão tumoral do câncer colo-retal. Logo, além da correlação das vias de sinalização envolvidas nos eventos induzidos pela IR mostrados neste estudo, os resultados também corroboram para um melhor entendimento da atividade farmacológica dos inibidores químicos utilizados, uma vez que muitos deles encontram-se em fase de ensaios pré-clínicos e clínicos.

Episodic evolution of prolactin receptor gene in mammals: coevolution with its ligand

Divergence of proteins in signaling pathways requires ligand and receptor coevolution to maintain or improve binding affinity and/or specificity. In this paper we show a clear case of coevolution between the prolactin (PRL) gene and its receptor (prolactin receptor, PRLR) in mammals. First we observed episodic evolution of the extracellular and intracellular domains of the PRLR, which is closely consistent with that seen in PRL. Correlated evolution was demonstrated both between PRL and its receptor and between the two domains of the PRLR using Pearson's correlation coefficient. On comparing the ratio of the nonsynonymous substitution rate to synonymous substitution rate (omega=d(N)/d(S)) for each branch of the star phylogeny of mammalian PRLRs, separately for the extracellular domain (ECD) and the transmembrane domain/intracellular domain (TMD/ICD), we observed a lower omega ratio for ECD than TMD/ICD along those branches leading to pig, dog and rabbit but a higher ratio for ECD than TMD/ICD on the branches leading to primates, rodents and ruminants, on which bursts of rapid evolution were observed. These observations can be best explained by coevolution between PRL and its receptor and between the two domains of the PRLR.

Staphylococcus aureus lipoproteins trigger human corneal epithelial innate response through toll-like receptor-2

Bacterial lipoproteins (LP) are a family of cell wall components found in a wide variety of bacteria. In this study, we characterized the response of HUCL, a telomerase-immortalized human corneal epithelial cell (HCEC) line, to LP isolated from Staphylococcus (S) aureus. S. aureus LP (saLP) prepared by Triton X-114 extraction stimulated the activation of NF-kappa B, JNK, and P38 signaling pathways in HUCL cells. The extracts failed to stimulate NF-kappa B activation in HUCL cells after lipoprotein lipase treatment and in cell lines expressing TLR4 or TLR9, but not TLR2, indicating lipoprotein nature of the extracts. saLP induced the up-regulation of a variety of inflammatory cytokines and chemokines (IL-6, IL-8, ICAM-1). antimicrobial molecules (hBD-2, LL-37, and iNOS), and homeostasis genes (Mn-SOD) at both the mRNA level and protein level. Similar inflammatory response to saLP was also observed in primarily cultured HCECs using the production of IL-6 as readout. Moreover, TLR2 neutralizing antibody blocked the saLP-induced secretion of IL-6, IL-8 and hBD2 in HUCL cells. Our findings suggest that saLP activates TLR2 and triggers innate immune response in the cornea to S. aureus infection via production of proinflammatory cytokines and defense molecules. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Molecular cloning, characterization and expression analysis of the PKZ gene in rare minnow Gobiocypris rarus

Double-stranded RNA-activated protein kinase (PKR) plays an important rote in interferon-induced antiviral responses, and is also involved in intracellular signaling pathways, including the apoptosis, proliferation, and transcription pathways. In the present study, a PKR-like gene was cloned and characterized from rare minnow Gobiocypris rarus. The full length of the rare minnow PKR-like (GrPKZ) cDNA is 1946 bp in Length and encodes a polypeptide of 503 amino acids with an estimated molecular mass of 57,355 Da and a predicted isoelectric point of 5.83. Analysis of the deduced amino acid sequence indicated that the mature peptide contains two Zalpha domains and one S_TKc domain, and is most similar to the crucian carp (Carassius auratus) PKR-like amino acid sequence with an identity of 77%. Quantitative RT-PCR analysis showed that GrPKZ mRNA expression is at low levels in gill, heart, intestine, kidney, liver, muscle and spleen tissues in healthy animals and up-regulated by viruses and bacteria. After being infected by grass carp reovirus, GrPKZ expression was up-regulated from 24 h post-injection and lasted until the fish became moribund (P < 0.05). Following infection with Aeromonas hydrophila, GrPKZ transcripts were induced at 24 h post-injection (P < 0.05) and returned to control levels at 120 h post-injection. These data imply that GrPKZ is involved in antiviral defense and Toll-like receptor 4 signaling pathway in bacterial infection. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Gene expression profiles in liver of zebrafish treated with microcystin-LR

Microcystin-LR (MC-LR) is the most frequently studied cyclic heptatoxin produced by cyanobacteria, which has tremendous negative impacts on fish, while its molecular mechanism behind remained unclear at present. Here, Affymetrix Zebrafish GeneChip was used to identify alterations in gene expression of zebrafish (Danio rerio) after MC-LR exposure. Among the 14,900 transcripts in the microarray, 273 genes were differentially expressed, in which 243 genes were elevated and 30 were decreased. According to GOstat analysis, MC-LR mainly influenced the cell cycle and mitogen-activated protein kinases (MAPK) signaling pathways. In addition, many immune-related genes were also influenced. These data suggest that MC-LR could promote tumorigenesis and cause immunotoxicity in fish. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Expression pattern and developmental behaviour of cellular nucleic acid-binding protein (CNBP) during folliculogenesis and oogenesis in fish

In vertebrates, folliculogeneis establishes an intricate system for somatic cell-oocyte interaction, and ultimately leads to the acquisition of their respective competences. Although the formation process and corresponding interactions are strikingly similar in diverse organisms, knowledge of genes and signaling pathways involved in follicle formation is very incomplete and the underlying molecular mechanisms remain enigmatic. CNBP has been identified for more than ten years, and the highest level of CNBP transcripts has been observed in adult zebrafish ovary, but little is known about its functional significance during folliculogeneis and oogenesis. In this study, we clone CNBP cDNA from gibel carp (Carassius auratus gibelio), and demonstrate its predominant expression in gibel carp ovary and testis not only by RTPCR but also by Western blot. Its full-length cDNA is 1402 bp, and has an ORF of 489 nt for encoding a peptide of 163 aa. And its complete amino acid sequence shared 68.5%-96.8% identity with CNBPs from other vertebrates. Based on the expression characterization, we further analyze its expression pattern and developmental behaviour during folliculogeneis and oogenesis. Following these studies, we reveal an unexpected discovery that the CagCNBP is associated with follicular cells and oocytes, and significant distribution changes have occurred in degenerating and regenerating follicles. More interestingly, the CagCNBP is more highly expressed in some clusters of interconnected cells within ovarian cysts, no matter whether the cell clusters are formed from the original primordial germ cells or from the newly formed cells from follicular cells that invaded into the atretic oocytes. It is the first time to reveal CNBP relevance to folliculogeneis and oogenesis. Moreover, a similar stage-specific and cell-specific expression pattern has also been observed in the gibel carp testis. Therefore, further studies on CNBP expression pattern and developmental behaviour will be of significance for understanding functional roles of CNBP during gametogenests. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Identification of antiviral-relevant genes in the cultured fish cells induced by UV-inactivated virus

UV-inactivated grass carp hemorrhage virus (GCHV) can induce high titer of interferon in cultured CAB (crucian carp (Carassius auratus L.) blastulae) cells, and thus defend host cells against the virus invasion. The mechanism is proposed that an antiviral state should be established in the host cells by activating expression of a set of antiviral-relevant genes. In this study, suppressive subtractive hybridization is applied to constructing a subtracted cDNA library with mRNAs isolated from UV-inactivated GCHV infected and mock-infected CAB cells. 272 differential cDNA fragments are identified by both PCR and dot blot from the subtractive cDNA library. Sequencing analysis reveals 69 genes, including 46 known gene homologues, and 23 unknown putative genes. The known genes include the genes involved in interferon signaling pathways, such as Stat1 and Jak1, the antiviral genes, such as Mx and Viperin, and a set of interferon-stimulated genes observed in mammalian cells. Most of the unknown putative genes contain AU-rich element in their sequences. Differential expressions of these genes are further confirmed by virtual Northern blot and RT-PCR. The data imply that UV-inactivated GCHV is not only able to induce production of interferon in the infected CAB cells, but also leads to the expression of a series of antiviral-relevant genes or immune-relevant genes, and therefore reveals that the signaling pathway of interferon system and antiviral mechanism in fish are similar to those in mammals.

Inhibition of bromophenols against PTP1B and anti-hyperglycemic effect of Rhodomela confervoides extract in diabetic rats

Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) plays an important role as a negative regulator in insulin signaling pathways. PTP1B is an effective target for the treatment of type 2 diabetes mellitus. Four bromophenol derivatives from red algae Rhodomela confervoides, 2,2',3,3'-tetrabromo-4,4',5,5'-tetra-hydroxydiphenyl methane (1), 3-bormo-4,5-bis(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl) pyrocatechol (2), bis(2,3-dibromo-4,5-dihydroxybenzyl) ether (3) and 2,2',3-tribromo-3',4,4',5-tetrahydroxy-6'-ethyloxy-methyldiphenylmethane (4) showed significant inhibitory activity against PTP1B (IC50 were 2.4, 1.7, 1.5 and 0.84 mu mol/L, respectively) as potential therapeutical agents for the treatment of type 2 diabetes mellitus. The anti-hyperglycemic effects of the ethanol extracts from R. confervoides on streptozotocin-induced diabetes (STZ-diabetes) in male Wistar rats fed with high fat diet were investigated. The STZ-diabetic rats treated with medium-dose and high-dose alga extracts showed remarkable reductions in fasting blood glucose (FBG) as compared with the STZ-diabetic control. The results indicate that the in vivo anti-hyperglycemic activity of the R. confervoides extracts can be partially attributed to the inhibitory actions against PTP1B of the bromophenol derivatives and that may be of clinical importance in improving the management of type 2 diabetes mellitus.

PLCß介导的钙调腺苷酸环化酶在突触可塑性相关基因转录中的作用和FE65对海马依赖学习及LTP的调节

Gene regulation is required for activity-dependent changes in synaptic plasticity and remodeling. The metabotropic glutamate receptors (mGluRs) contribute to different brain functions, including learning/memory, mental disorders, drug addiction, and persistent pain in the CNS. We found that Gp I mGluRs activate PLCß through Gq and then lead to activation of several calcium-dependent signaling pathways, including ERK, which play an important role in gene transcription. These findings support a calcium-dependent role for Gq in release of Calcium and activation of calcium-stimulated adenylyl cyclases I in activity-dependent transcription in response to application of group I metabotropic glutamate receptors agonist and may provide insights into group I mGluRs-dependent synaptic plasticity through MAP kinases signaling. Moreover, the present study investigated the transcription-dependent changes of Arc in response to the activation of group I mGluRs and suggested the central role of ERK1/2 in group I mGluR-mediated Arc transcription. Further, we selected APP-interaction protein FE65 to investigate the mechanism of transcription-related process in synaptic plasticity. FE65 is expressed predominantly in the brain, and interacts with the C-terminal domain of β-amyloid precursor protein (APP). We examined hippocampus-dependent memory and in vivo long-term potentiation (LTP) at the CA1 synapses with the isoform-specific FE65 knock-out (p97FE65-/-) mice. p97FE65 knock-out mice showed impaired short-term memory for both TDPA and CFC when tested 10min after training, which is transcription-independent. Consistently, at the Schaffer collateral-CA1 synapses, p97FE65 knock-out mice showed defective early phase LTP. These results demonstrate novel roles of FE65 in synaptic plasticity, acquisition, and retention for certain forms of memory formation.

Protein kinase C regulation of cell spreading in the molluscan Biomphalaria glabrata embryonic (Bge) cell line

Judith E. Humphries, Leah Elizondo and Timothy P. Yoshino (2001). Protein kinase C regulation of cell spreading in the molluscan Biomphalaria glabrata embryonic (Bge) cell line. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research, 1540(3), 243-252. Sponsorship: National Institutes of Health AI 15503 RAE2008

Esquemas terapêuticos no carcinoma da bexiga

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Arterial pole progenitors interpret opposing FGF/BMP signals to proliferate or differentiate.

During heart development, a subpopulation of cells in the heart field maintains cardiac potential over several days of development and forms the myocardium and smooth muscle of the arterial pole. Using clonal and explant culture experiments, we show that these cells are a stem cell population that can differentiate into myocardium, smooth muscle and endothelial cells. The multipotent stem cells proliferate or differentiate into different cardiovascular cell fates through activation or inhibition of FGF and BMP signaling pathways. BMP promoted myocardial differentiation but not proliferation. FGF signaling promoted proliferation and induced smooth muscle differentiation, but inhibited myocardial differentiation. Blocking the Ras/Erk intracellular pathway promoted myocardial differentiation, while the PLCgamma and PI3K pathways regulated proliferation. In vivo, inhibition of both pathways resulted in predictable arterial pole defects. These studies suggest that myocardial differentiation of arterial pole progenitors requires BMP signaling combined with downregulation of the FGF/Ras/Erk pathway. The FGF pathway maintains the pool of proliferating stem cells and later promotes smooth muscle differentiation.