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.

Proyecto de autoejercitación

Desde mi experiencia como educador físico y futuro especialista en ejercicio físico para la salud, pongo especial atención en los hábitos de vida de las personas, con el objetivo de poder orientarles en un plan de ejercicios que redunden en su salud y bienestar. Sin embargo, para la presente investigación, centraré la atención en mis propios hábitos de vida, particularmente en lo referido a nutrición y actividad física, la cual presenta actualmente una tendencia hacia la disminución del movimiento en mi vida cotidiana, aspecto bastante cuestionable teniendo en cuenta el campo de mi especialización. A partir de esta perspectiva, surge entonces la idea de realizar un programa de auto ejercitación, a la luz de los conocimientos adquiridos en la especialización y poniendo a prueba los postulados estudiados, para convertirme en el sujeto de mi propia investigación, con el objetivo de modificar conductas erróneas, atreverme a buscar un estilo de vida saludable y ganar así, una mayor experiencia en mi futura labor como especialista en ejercicio físico para la salud.

Eletroforese capilar de zona

A aplicação de uma diferença de potencial entre os extremos de um capilar de material dielétrico, preenchido com solução aquosa, provoca um fluxo eletroosmótico através deste. As moléculas, de um pequeno volume de uma amostra injetada neste fluxo, se separam umas das outras devido a diferença entre suas mobilidades eletroforéticas. Este método de separação é conhecido como Eletroforese Capilar. Ele tem se mostrado muito eficiente na separação de moléculas orgânicas complexas e é um método complementar à Cromatografia Líquida. Os sistemas de detecção mais comumente utilizados são do tipo eletroquímico ou ópticos, estes últimos podem ser de absorção ou fluorimétricos. Alta sensibilidade tem sido obtida com sistemas de detecção com fluorescência induzida a lazer, como o de Argônio, Hélio-Cádmio e de semicondutor. Neste trabalho testamos o desempenho de um laser ultravioleta pulsado, usando o mini-laser de N2 (337 nm), para induzir a fluorescência em moléculas marcadas com marcadores moleculares fluorogênicos apropriados. Para aminoácidos obtivemos limites de detecção da ordem de alguns attomóis(10-18 mol).Em condições otimizadas a quantidade mínima detectável de melatonina e serotonina, usando o marcador molecular fluorogênico isotiocianato de fluoresceÍna, foi de 150 attomóis, que corresponde a um limite de detecção em concentração de 50 nM. Os peptídeos bradicinina, lisil-bradicinina e metionil-lisil-bradicinina foram separados entre si e detectados no limite de detecção em concentração de 1,2 fmóis quando marcados com fluorescamina e a 90 attomóis quando com orto"ftaldialdeído. Do nosso conhecimento, esta é a primeira vez que um laser pulsado (N2) é usado num sistema de detecção de eletroforese capilar.

Influência de fotoperíodo artificial no comportamento de um primata neotropical diurno (Callithrix jacchus)

One of the main environmental cues for the adjustment of temporal organization of the animals is the light-dark cycle (LD), which undergoes changes in phase duration throughout the seasons. Photoperiod signaling by melatonin in mammals allows behavioral changes along the year, as in the activity-rest cycle, in mood states and in cognitive performance. The aim of this study was to investigate if common marmoset (Callithrix jacchus) exhibits behavioral changes under short and long photoperiods in a 24h cycle, assessing their individual behaviors, vocal repertoire, exploratory activity (EA), recognition memory (RM) and the circadian rhythm of locomotor activity (CRA). Eight adult marmosets were exposed to a light-dark cycle of 12:12; LD 08:16; LD 12:12 and LD 16:08, sequentially, for four weeks in each condition. Locomotor activity was recorded 24h/day by passive infrared motion detectors above the individual cages. A video camera system was programmed to record each animal, twice a week, on the first two light hours. From the videos, frequency of behaviors was registered as anxiety-like, grooming, alert, hanging position, staying in nest box and feeding using continuous focal animal sampling method. Simultaneously, the calls emitted in the experimental room were recorded by a single microphone centrally located and categorized as affiliative (whirr, chirp), contact (phee), long distance (loud shrill), agonistic (twitter) and alarm (tsik, seep, see). EA was assessed on the third hour after lights onset on the last week of each condition. In a first session, marmosets were exposed to one unfamiliar object during 15 min and 24h later, on the second session, a novel object was added to evaluate RM. Results showed that long days caused a decreased of amplitude and period variance of the CRA, but not short days. Short days decreased the total daily activity and active phase duration. On long days, active phase duration increased due to an advance of activity onset in relation to symmetric days. However, not all subjects started the activity earlier on long days. The activity offset was similar to symmetric days for the majority of marmosets. Results of EA showed that RM was not affected by short or long days, and that the marmosets exhibited a decreased in duration of EA on long days. Frequency and type of calls and frequency of anxiety-like behaviors, staying in nest box and grooming were lower on the first two light hours on long days. Considering the whole active phase of marmosets as we elucidate the results of vocalizations and behaviors, it is possible that these changes in the first two light hours are due to the shifting of temporal distribution of marmoset activities, since some animals did not advance the activity onset on long days. Consequently, the marmosets mean decreased because the sampling was not possible. In conclusion, marmosets synchronized the CRA to the tested photoperiods and as the phase angle varied a lot among marmosets it is suggested that they can use different strategies. Also, long days had an effect on activity-rest cycle and exploratory behaviors

Melatonin in maturation media fails to improve oocyte maturation, embryo development rates and DNA damage of bovine embryos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Correlação entre 6-sulfatoximelatonina, distúrbios do sono e citocinas inflamatórias em Transtornos do Espectro do Autismo (TEA)

Pós-graduação em Fonoaudiologia - FFC

Influence of melatonin on the development of functional nicotinic acetylcholine receptors in cultured chick retinal cells

The influence of melatonin on the developmental pattern of functional nicotinic acetylcholine receptors was investigated in embryonic 8-day-old chick retinal cells in culture. The functional response to acetylcholine was measured in cultured retina cells by microphysiometry. The maximal functional response to acetylcholine increased 2.7 times between the 4th and 5th day in vitro (DIV4, DIV5), while the Bmax value for 125I-a-bungarotoxin was reduced. Despite the presence of a8-like immunoreactivity at DIV4, functional responses mediated by a-bungarotoxin-sensitive nicotinic acetylcholine receptors were observed only at DIV5. Mecamylamine (100 µM) was essentially without effect at DIV4 and DIV5, while dihydro-ß-erythroidine (10-100 µM) blocked the response to acetylcholine (3.0 nM-2.0 µM) only at DIV4, with no effect at DIV5. Inhibition of melatonin receptors with the antagonist luzindole, or melatonin synthesis by stimulation of D4 dopamine receptors blocked the appearance of the a-bungarotoxin-sensitive response at DIV5. Therefore, a-bungarotoxin-sensitive receptors were expressed in retinal cells as early as at DIV4, but they reacted to acetylcholine only after DIV5. The development of an a-bungarotoxin-sensitive response is dependent on the production of melatonin by the retinal culture. Melatonin, which is produced in a tonic manner by this culture, and is a key hormone in the temporal organization of vertebrates, also potentiates responses mediated by a-bungarotoxin-sensitive receptors in rat vas deferens and cerebellum. This common pattern of action on different cell models that express a-bungarotoxin-sensitive receptors probably reflects a more general mechanism of regulation of these receptors.

Influência do fotoperíodo artificial na produção de oócitos e competência no desenvolvimento embrionário em cabras (Capra hircus-Linnaeus-1758) estimuladas com FSH-ov no anestro estacional

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo da proteção renal com antioxidante durante isquemia e reperfusão e hiperglicemia transitória

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Deglutição orofaríngea e ritmos biológicos na insuficiência renal crônica

Pós-graduação em Fonoaudiologia - FFC

Estresse oxidativo na anemia falciforme: antioxidantes endógenos como possíveis alvos terapêuticos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo histomorfométrico do processo de reparo de dentes reimplantados em ratos pinealectomizados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação do reparo ósseo na interface osso/implante em ratos pinealectomizados: análise histológica, imunoistoquimica, histométrica, biomecânica e por microct

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Melatonin acts through MT1/MT2 receptors to activate hypothalamic Akt and suppress hepatic gluconeogenesis in rats

Melatonin can contribute to glucose homeostasis either by decreasing gluconeogenesis or by counteracting insulin resistance in distinct models of obesity. However, the precise mechanism through which melatonin controls glucose homeostasis is not completely understood. Male Wistar rats were administered an intracerebroventricular (icv) injection of melatonin and one of following: an icv injection of a phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitor, an icv injection of a melatonin receptor (MT) antagonist, or an intraperitoneal (ip) injection of a muscarinic receptor antagonist. Anesthetized rats were subjected to pyruvate tolerance test to estimate in vivo glucose clearance after pyruvate load and in situ liver perfusion to assess hepatic gluconeogenesis. The hypothalamus was removed to determine Akt phosphorylation. Melatonin injections in the central nervous system suppressed hepatic gluconeogenesis and increased hypothalamic Akt phosphorylation. These effects of melatonin were suppressed either by icv injections of PI3K inhibitors and MT antagonists and by ip injection of a muscarinic receptor antagonist. We conclude that melatonin activates hypothalamus-liver communication that may contribute to circadian adjustments of gluconeogenesis. These data further suggest a physiopathological relationship between the circadian disruptions in metabolism and reduced levels of melatonin found in type 2 diabetes patients.