Evaluation of Alpha 1-Antitrypsin and the Levels of mRNA Expression of Matrix Metalloproteinase 7, Urokinase Type Plasminogen Activator Receptor and COX-2 for the Diagnosis of Colorectal Cancer

8 p.

Protein-protein recognition: The neonatal Fe receptor and immunoglobulin G

The neonatal Fe receptor (FeRn) binds the Fe portion of immunoglobulin G (IgG) at the acidic pH of endosomes or the gut and releases IgG at the alkaline pH of blood. FeRn is responsible for the maternofetal transfer of IgG and for rescuing endocytosed IgG from a default degradative pathway. We investigated how FeRn interacts with IgG by constructing a heterodimeric form of the Fe (hdFc) that contains one FeRn binding site. This molecule was used to characterize the interaction between one FeRn molecule and one Fe and to determine under what conditions FeRn forms a dimer. The hdFc binds one FeRn molecule at pH 6.0 with a K_d of 80 nM. In solution and with FeRn anchored to solid supports, the heterodimeric Fe does not induce a dimer of FeRn molecules. FcRnhdFc complex crystals were obtained and the complex structure was solved to 2.8 Å resolution. Analysis of this structure refined the understanding of the mechanism of the pH-dependent binding, shed light on the role played by carbohydrates in the Fe binding, and provided insights on how to design therapeutic IgG antibodies with longer serum half-lives. The FcRn-hdFc complex in the crystal did not contain the FeRn dimer. To characterize the tendency of FeRn to form a dimer in a membrane we analyzed the tendency of the hdFc to induce cross-phosphorylation of FeRn-tyrosine kinase chimeras. We also constructed FeRn-cyan and FeRn-yellow fluorescent proteins and have analyzed the tendency of these molecules to exhibit fluorescence resonance energy transfer. As of now, neither of these analyses have lead to conclusive results. In the process of acquiring the context to appreciate the structure of the FcRn-hdFc interface, we developed a study of 171 other nonobligate protein-protein interfaces that includes an original principal component analysis of the quantifiable aspects of these interfaces.

Expression of eph-family receptor tyrosine kinases and ephrins in the tadpole of the frog Xenopus laevis, and possible roles in the development of retinotectal topography

Assembling a nervous system requires exquisite specificity in the construction of neuronal connectivity. One method by which such specificity is implemented is the presence of chemical cues within the tissues, differentiating one region from another, and the presence of receptors for those cues on the surface of neurons and their axons that are navigating within this cellular environment.

Connections from one part of the nervous system to another often take the form of a topographic mapping. One widely studied model system that involves such a mapping is the vertebrate retinotectal projection-the set of connections between the eye and the optic tectum of the midbrain, which is the primary visual center in non-mammals and is homologous to the superior colliculus in mammals. In this projection the two-dimensional surface of the retina is mapped smoothly onto the two-dimensional surface of the tectum, such that light from neighboring points in visual space excites neighboring cells in the brain. This mapping is implemented at least in part via differential chemical cues in different regions of the tectum.

The Eph family of receptor tyrosine kinases and their cell-surface ligands, the ephrins, have been implicated in a wide variety of processes, generally involving cellular movement in response to extracellular cues. In particular, they possess expression patterns-i.e., complementary gradients of receptor in retina and ligand in tectum- and in vitro and in vivo activities and phenotypes-i.e., repulsive guidance of axons and defective mapping in mutants, respectively-consistent with the long-sought retinotectal chemical mapping cues.

The tadpole of Xenopus laevis, the South African clawed frog, is advantageous for in vivo retinotectal studies because of its transparency and manipulability. However, neither the expression patterns nor the retinotectal roles of these proteins have been well characterized in this system. We report here comprehensive descriptions in swimming stage tadpoles of the messenger RNA expression patterns of eleven known Xenopus Eph and ephrin genes, including xephrin-A3, which is novel, and xEphB2, whose expression pattern has not previously been published in detail. We also report the results of in vivo protein injection perturbation studies on Xenopus retinotectal topography, which were negative, and of in vitro axonal guidance assays, which suggest a previously unrecognized attractive activity of ephrins at low concentrations on retinal ganglion cell axons. This raises the possibility that these axons find their correct targets in part by seeking out a preferred concentration of ligands appropriate to their individual receptor expression levels, rather than by being repelled to greater or lesser degrees by the ephrins but attracted by some as-yet-unknown cue(s).

The logic of receptor-ligand interactions in the Notch signaling pathway

The Notch signaling pathway enables neighboring cells to coordinate developmental fates in diverse processes such as angiogenesis, neuronal differentiation, and immune system development. Although key components and interactions in the Notch pathway are known, it remains unclear how they work together to determine a cell's signaling state, defined as its quantitative ability to send and receive signals using particular Notch receptors and ligands. Recent work suggests that several aspects of the system can lead to complex signaling behaviors: First, receptors and ligands interact in two distinct ways, inhibiting each other in the same cell (in cis) while productively interacting between cells (in trans) to signal. The ability of a cell to send or receive signals depends strongly on both types of interactions. Second, mammals have multiple types of receptors and ligands, which interact with different strengths, and are frequently co-expressed in natural systems. Third, the three mammalian Fringe proteins can modify receptor-ligand interaction strengths in distinct and ligand-specific ways. Consequently, cells can exhibit non-intuitive signaling states even with relatively few components.

In order to understand what signaling states occur in natural processes, and what types of signaling behaviors they enable, this thesis puts forward a quantitative and predictive model of how the Notch signaling state is determined by the expression levels of receptors, ligands, and Fringe proteins. To specify the parameters of the model, we constructed a set of cell lines that allow control of ligand and Fringe expression level, and readout of the resulting Notch activity. We subjected these cell lines to an assay to quantitatively assess the levels of Notch ligands and receptors on the surface of individual cells. We further analyzed the dependence of these interactions on the level and type of Fringe expression. We developed a mathematical modeling framework that uses these data to predict the signaling states of individual cells from component expression levels. These methods allow us to reconstitute and analyze a diverse set of Notch signaling configurations from the bottom up, and provide a comprehensive view of the signaling repertoire of this major signaling pathway.

Proteolytic processing of the nonstructural proteins of dengue 2 virus

The genomes of many positive stranded RNA viruses and of all retroviruses are translated as large polyproteins which are proteolytically processed by cellular and viral proteases. Viral proteases are structurally related to two families of cellular proteases, the pepsin-like and trypsin-like proteases. This thesis describes the proteolytic processing of several nonstructural proteins of dengue 2 virus, a representative member of the Flaviviridae, and describes methods for transcribing full-length genomic RNA of dengue 2 virus. Chapter 1 describes the in vitro processing of the nonstructural proteins NS2A, NS2B and NS3. Chapter 2 describes a system that allows identification of residues within the protease that are directly or indirectly involved with substrate recognition. Chapter 3 describes methods to produce genome length dengue 2 RNA from cDNA templates.

The nonstructural protein NS3 is structurally related to viral trypsinlike proteases from the alpha-, picorna-, poty-, and pestiviruses. The hypothesis that the flavivirus nonstructural protein NS3 is a viral proteinase that generates the termini of several nonstructural proteins was tested using an efficient in vitro expression system and antisera specific for the nonstructural proteins NS2B and NS3. A series of cDNA constructs was transcribed using T7 RNA polymerase and the RNA translated in reticulocyte lysates. Proteolytic processing occurred in vitro to generate NS2B and NS3. The amino termini of NS2B and NS3 produced in vitro were found to be the same as the termini of NS2B and NS3 isolated from infected cells. Deletion analysis of cDNA constructs localized the protease domain necessary and sufficient for correct cleavage to the first 184 amino acids of NS3. Kinetic analysis of processing events in vitro and experiments to examine the sensitivity of processing to dilution suggested that an intramolecular cleavage between NS2A and NS2B preceded an intramolecular cleavage between NS2B and NS3. The data from these expression experiments confirm that NS3 is the viral proteinase responsible for cleavage events generating the amino termini of NS2B and NS3 and presumably for cleavages generating the termini of NS4A and NS5 as well.

Biochemical and genetic experiments using viral proteinases have defined the sequence requirements for cleavage site recognition, but have not identified residues within proteinases that interact with substrates. A biochemical assay was developed that could identify residues which were important for substrate recognition. Chimeric proteases between yellow fever and dengue 2 were constructed that allowed mapping of regions involved in substrate recognition, and site directed mutagenesis was used to modulate processing efficiency.

Expression in vitro revealed that the dengue protease domain efficiently processes the yellow fever polyprotein between NS2A and NS2B and between NS2B and NS3, but that the reciprocal construct is inactive. The dengue protease processes yellow fever cleavage sites more efficiently than dengue cleavage sites, suggesting that suboptimal cleavage efficiency may be used to increase levels of processing intermediates in vivo. By mutagenizing the putative substrate binding pocket it was possible to change the substrate specificity of the yellow fever protease; changing a minimum of three amino acids in the yellow fever protease enabled it to recognize dengue cleavage sites. This system allows identification of residues which are directly or indirectly involved with enzyme-substrate interaction, does not require a crystal structure, and can define the substrate preferences of individual members of a viral proteinase family.

Full-length cDNA clones, from which infectious RNA can be transcribed, have been developed for a number of positive strand RNA viruses, including the flavivirus type virus, yellow fever. The technology necessary to transcribe genomic RNA of dengue 2 virus was developed in order to better understand the molecular biology of the dengue subgroup. A 5' structural region clone was engineered to transcribe authentic dengue RNA that contains an additional 1 or 2 residues at the 5' end. A 3' nonstructural region clone was engineered to allow production of run off transcripts, and to allow directional ligation with the 5' structural region clone. In vitro ligation and transcription produces full-length genomic RNA which is noninfectious when transfected into mammalian tissue culture cells. Alternative methods for constructing cDNA clones and recovering live dengue virus are discussed.

Computational Predictions of G Protein-Coupled Receptor Structures and Binding Sites

G protein-coupled receptors (GPCRs) are the largest family of proteins within the human genome. They consist of seven transmembrane (TM) helices, with a N-terminal region of varying length and structure on the extracellular side, and a C-terminus on the intracellular side. GPCRs are involved in transmitting extracellular signals to cells, and as such are crucial drug targets. Designing pharmaceuticals to target GPCRs is greatly aided by full-atom structural information of the proteins. In particular, the TM region of GPCRs is where small molecule ligands (much more bioavailable than peptide ligands) typically bind to the receptors. In recent years nearly thirty distinct GPCR TM regions have been crystallized. However, there are more than 1,000 GPCRs, leaving the vast majority of GPCRs with limited structural information. Additionally, GPCRs are known to exist in a myriad of conformational states in the body, rendering the static x-ray crystal structures an incomplete reflection of GPCR structures. In order to obtain an ensemble of GPCR structures, we have developed the GEnSeMBLE procedure to rapidly sample a large number of variations of GPCR helix rotations and tilts. The lowest energy GEnSeMBLE structures are then docked to small molecule ligands and optimized. The GPCR family consists of five subfamilies with little to no sequence homology between them: class A, B1, B2, C, and Frizzled/Taste2. Almost all of the GPCR crystal structures have been of class A GPCRs, and much is known about their conserved interactions and binding sites. In this work we particularly focus on class B1 GPCRs, and aim to understand that family’s interactions and binding sites both to small molecules and their native peptide ligands. Specifically, we predict the full atom structure and peptide binding site of the glucagon-like peptide receptor and the TM region and small molecule binding sites for eight other class B1 GPCRs: CALRL, CRFR1, GIPR, GLR, PACR, PTH1R, VIPR1, and VIPR2. Our class B1 work reveals multiple conserved interactions across the B1 subfamily as well as a consistent small molecule binding site centrally located in the TM bundle. Both the interactions and the binding sites are distinct from those seen in the more well-characterized class A GPCRs, and as such our work provides a strong starting point for drug design targeting class B1 proteins. We also predict the full structure of CXCR4 bound to a small molecule, a class A GPCR that was not closely related to any of the class A GPCRs at the time of the work.

I. Studies on the activation of Drosophila phenol oxidase. II. Studies on serum insulin in normal subjects and diabetics

Part I

Phenol oxidase is the enzyme responsible for hardening and pigmentation of the insect cuticle. In Drosophila, phenol oxidase is a latent enzyme. Enzyme activity is produced by the interaction of a number of protein components. A minimal activation scheme consisting of six protein components, designated Pre S, S activator, S, P. P' and Ʌ₁ is described. Quantitative assays have been developed for the S activator, S, P and P' proteins and these components have been partially purified. Experiments describing the interactions of the six components have been conducted and a model for the activation of phenol oxidase in a minimal system is proposed. Possible mechanisms of the reactions between the constituents of the activating system and potential regulatory mechanisms involved in phenol oxidase production and function are discussed.

Part II

A method has been developed for the partial purification of insulin from human serum. A procedure for the determination of the electrophoretic mobility of serum insulin on polyacrylamide gels is described. An electrophoretic analysis of insulin isolated from a normal subject is reported and in addition to a major band, the existence of a number of minor bands of immunoreactive insulin is described. A comparison of the electrophoretic patterns of insulin isolated from normal and diabetic subjects was carried out and indications that differences between them may occur are reported.

Benefício da natação em modelo experimental de doença gordurosa hepática não alcoólica e síndrome metabólica

O acúmulo crônico de gordura no fígado (doença hepática gordurosa não alcoólica ou esteatose hepática não alcoólica - NAFLD) está fortemente associada com a obesidade e a resistência à insulina. O estudo teve como objetivo investigar o efeito do exercício físico (natação) na redução da esteatose hepática e comorbidades associadas, incluindo a expressão hepática de síntese de ácidos graxos e receptor proliferador de peroxissoma atividade alfa. Camundongos machos C57BL/6 foram divididos em dois grandes grupos de acordo com a dieta durante 22 semanas: dieta padrão (10% de gordura, SC) ou dieta rica em gordura (60% de gordura, HF), caracterizando os grupos sedentários SC-Sed e HF-Sed. Nas últimas 10 semanas do experimento, metade dos grupos sedentários foram submetidos ao protocolo de natação com um aumento progressivo no tempo (6/dia até 60/dia, 5x/semana), caracterizando os grupos exercitados: SC-Ex e HF-Ex. No final do experimento, comparado ao grupo SC-Sed, o grupo HF-Sed teve a massa corporal significativamente superior, hiperglicemia, hiperinsulinemia com resistência à insulina, hipertrofia dos adipócitos (com infiltrado inflamatório), hipertrofia das ilhotas pancreáticas, dislipidemia, alteração das enzimas hepáticas e inflamatórias e NAFLD com mudanças na expressão de proteínas hepáticas lipogênicas e oxidativas. O programa de natação, mesmo concomitante com a dieta rica em gordura, reduziu o excesso de peso e todos os outros resultados, especialmente a NAFLD. Os resultados permitem concluir que a natação pode atenuar os efeitos deletérios de uma dieta rica em gorduras combinado com estilo de vida sedentário em camundongos. Estes dados reforçam a idéia que o exercício físico pode ser considerado uma estratégia terapêutica não farmacológica eficaz no tratamento da NAFLD, obesidade e resistência à insulina.

Fenofibrato (agonista do receptor ativador da proliferação peroxissomal) modula o sistema renina-angiotensina no coração de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica

O objetivo deste trabalho foi estudar a ação do fenofibrato, um agonista do receptor ativador da proliferação peroxissomal alfa, no remodelamento cardíaco e na expressão de componentes do sistema renina-angiotensina (SRA) em um modelo de obesidade induzida por dieta. Camundongos machos C57Bl/6 com três meses de idade foram alimentados durante 11 semanas com dieta controle (grupo C, 3,57 kcal/g de dieta) ou dieta hiperlipídica (grupo HL, 5,40 kcal/g de dieta), em seguida foram separados em quatro grupos e estudados durante cinco semanas: C; HL; C-L (C mais fenofibrato) e HL-F (HL mais fenofibrato). Os animais HL foram mais pesados e apresentaram maior pressão arterial (PA) comparados aos animais C, mas HL-F foram mais leves e tiveram PA menor que HL. A resistência insulínica vista nos camundongos HL foi melhorada com fenofibrato nos camundongos HL-F. Fenofibrato reduziu colesterol total, triglicerídeos e aumentou HDL-c. Os animais HL apresentou um ventrículo esquerdo (VE) mais pesado e com espessura da parede maior, como também cardiomiócitos maiores e uma menor razão cardiomiócito/capilares que os animais C. Fenofibrato foi eficiente em melhorar estas alterações. As expressões cardíacas de Angiotensina II (ANG II) e de seu receptor tipo 1 (AT1R) foram maiores, enquanto que a expressão de seu receptor tipo 2 (AT2R) foi menor nos animais HL que nos animais C, e fenofibrato foi eficiente em atenuar estas diferenças. Como conclusão, a dieta HL lidera para a obesidade, elevação da PA, hipertrofia cardíaca, alterações metabólicas e expressão proteica alterada do SRA em camundongos, sugerindo a participação do SRA nestas alterações. Fenofibrato é eficiente em diminuir a PA e controlar a expressão proteica do SRA, assim como no tratamento da resistência insulínica e do remodelamento cardíaco adverso, diminuindo a hipertrofia dos cardiomiócitos e melhorando a vascularização do miocárdio, desta maneira, diminuindo importantes fatores de risco para doenças cardiovasculares

Sinalização da grelina no coração de camundongos obesos após hipernutrição durante a lactação

A grelina é um ligante endógeno do receptor secretagogo do hormônio do crescimento (GHSR), potente estimulador da liberação do hormônio de crescimento (GH), ingestão alimentar, e adiposidade. Além disso, sua ação hormonal inclui regulação do metabolismo energético cardíaco. Entretanto, a hipernutrição no início da vida leva ao desenvolvimento da obesidade, induz hipertrofia cardíaca, compromete a função cardíaca, e gera insuficiência cardíaca na vida adulta. Avaliar proteínas chaves no processo de sinalização da grelina no remodelamento cardíaco no coração de camundongos obesos após a hipernutrição na lactação. A obesidade foi induzida por redução de ninhada e camundongos adultos (180 dias) foram divididos em: grupo hiperalimentado, GH com obesidade decorrente de hipernutrição na lactação e controle, GC. Cardiomiócitos (cmi) do ventrículo esquerdo foram analisados por microscopia de luz e estereologia, o conteúdo e fosforilação de proteínas cardíacas: receptor de grelina (hormônio do crescimento secretagogo receptor 1a, GHSR-1a), proteína quinase-B (AKT e pAKT), phosphatidil inositol 3-quinase (PI3K), proteína quinase ativada por AMP (AMPK e pAMPK), m-TOR, pmTOR, Bax, Bcl2 e actina foram analizados por western blotting. A expressão gênica do GHSR-1a foi analisada por PCR em tempo real. A respirometria de alta resolução dos cardiomiócitos foi analisada por oxígrafo OROBOROS. Significância estatística (P< 0,05) determinada por teste t-Student não-pareado. Nossos dados demonstram que a hipernutrição na lactação induz aumento no peso corporal, iniciado aos 10 dias de idade, persistindo até os 180 dias de idade. A glicemia, peso do fígado, e da gordura visceral foram maiores no grupo GH. Além disso, o grupo GH também apresentou aumento no peso do coração e razão peso do coração/CT (comprimento da tíbia), indicando hipertrofia e remodelamento cardíaco, aumento na expressão e conteúdo de GHSR-1a no coração, associado ao maior conteúdo de PI3K e maior conteúdo e fosforilação de AKT, diminuição no conteúdo de Bcl2. Em contraste, o conteúdo e fosforilação da AMPK e mTOR no coração não foram diferentes entre os grupos. Os níveis de grelina plasmático no GH foram menores. A respiração do GH com grelina foi menor que no GC com grelina. A incubação das fibras cardíacas com grelina resultou em aumento do fluxo respiratório após adição de citocromo c nos grupos com grelina, indicando dano à membrana mitocondrial e extravazamento de citocromo c. Os grupos GC com grelina e GH sem grelina apresentaram RCR menor comparado ao GC sem grelina, indicando desacoplamento mitocondrial. Nossos resultados mostram que a hipernutrição na lactação induz diminuição do nível de grelina plasmática e aumento da expressão do GHS-R1a no cardiomiócito do animal quando adulto. Tal processo determina aumento da sensibilidade a grelina no coração, processo que ocorre independentemente de variações do AMPK e mTOR. Sugerimos uma redução no efeito protetor da ação da grelina na AMPK. Também, demonstramos que o remodelamento do miocárdio nestes animais adultos associa-se a GHSR-1a, PI3K, e fosforilação da AKT, mas não com AMPK e mTOR na vida adulta.

Alteração do tecido adiposo e fígado em modelo experimental de síndrome metabólica: ação de agonista PPAR-gama e bloqueador de receptor AT1 da angiotensina 2

Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da telmisartana (agonista PPAR-gama parcial), losartana (puro bloqueador do receptor AT1 da angiotensina II) e rosiglitazona (agonista PPAR-gama) em modelo experimental de síndrome metabólica. Os alvos do estudo foram a pressão arterial, metabolismo de carboidratos, resistência insulínica, inflamação, tecido adiposo e fígado. Camundongos C57BL/6 (a partir de 3 meses de idade) foram alimentados com dieta padrão (SC, n = 10) ou dieta hiperlipídica rica em sal (HFHS, n = 40) por 12 semanas. Após esse tempo, os animais do grupo HFHS foram subdivididos em 4 grupos (n = 10): HFHS (sem tratamento), ROSI (HFHS tratado com rosiglitazona), TELM (HFHS tratado com telmisartana) e LOS (HFHS tratado com losartana) por 5 semanas. O grupo HFHS apresentou um significante ganho de peso e aumento da pressão arterial sistólica, hiperinsulinemia com resistência insulínica, hiperleptinemia, hipertrofia de adipócitos bem como um quadro de esteatose hepática e níveis aumentados da citocina inflamatória interleucina-6 (IL-6). Os animais tratados com telmisartana chegou ao final do experimento com massa corporal similar ao grupo SC, com reversão do quadro de resistência insulínica, com pressão arterial normal, adipócitos de tamanho normal e sem apresentar esteatose hepática. Além disso, o tratamento com telmisartana aumentou a expressão de PPARγ e adiponectina no tecido adiposo epididimal. A expressão da proteína desacopladora-1 (UCP-1) no tecido adiposo branco (TAB) também foi aumentada. O tratamento com losartana diminuiu a pressão arterial para valores normais, porém com menores efeitos nos parâmetros metabólicos dos animais. O presente modelo experimental de ganho de peso e hipertensão induzidos por dieta mimetiza a síndrome metabólica humana. Neste modelo, a telmisartana aumentou a expressão de UCP-1 no TAB, preveniu o ganho de peso e melhorou a sensibilidade à insulina e a esteatose hepática dos camundongos C57BL/6, provavelmente devido à ativação PPAR-gama.

Repercussões de variantes genéticas em componentes do sistema endocanabinoide e no receptor PPAR-α sobre o perfil de risco cardiometabólico, adipocitocinas e níveis plasmáticos de endocanabinoides em indivíduos com diferentes graus de adiposidade

Analisar a associação recíproca entre fatores de risco cardiometabólico, níveis de adipocitocinas (leptina e adiponectina de alto peso molecular), endocanabinoides (anandamida [AEA] e 2-araquidonoilglicerol [2-AG]), compostos canabimiméticos (N-oleoiletanolamina [OEA] e N-palmitoiletanolamina [PEA]) e polimorfismos em genes codificadores de componentes do sistema endocanabinoide (enzima de degradação de endocanabinoides FAAH [gene FAAH] e receptor endocanabinoide CB1 [gene CNR1]) e do receptor PPAR-α [gene PPARA], em indivíduos com diferentes graus de adiposidade. Duzentos indivíduos, entre 18 e 60 anos, com diferentes graus de índice de massa corporal (IMC) compuseram a amostra, dividida em dois grupos: cem eutróficos (IMC < 25 kg/m2) e 100 obesos (IMC ≥ 30 kg/m2), com 50 homens e 50 mulheres em cada grupo. Os obesos ficaram assim distribuídos: grau 1, com IMC < 35 kg/m2 (n=54), 27 homens e 27 mulheres; grau 2, com IMC < 40 kg/m2 (n=32), 16 homens e 16 mulheres e grau 3, com IMC ≥ 40 kg/m2 (n=14), 7 homens e 7 mulheres. Todos os indivíduos foram recrutados entre funcionários, estudantes e residentes do Hospital Universitário Pedro Ernesto, bem como voluntários do quadro da Polícia Militar do Estado do Rio de Janeiro e selecionados com base em amostra de conveniência. Todos foram avaliados por parâmetros antropométricos, determinação da pressão arterial, análises laboratoriais e genotipagem, para determinar seu perfil metabólico, níveis de endocanabinoides e adipocitocinas e rastreamento dos polimorfismos FAAH 385C>A, CNR1 3813A>G e PPARA 484C>G. Foram excluídos do estudo aqueles com história de comorbidades crônicas, doenças inflamatórias agudas, dependência de drogas de qualquer natureza e em uso de medicação nos dez dias anteriores à entrada no estudo. A atividade inflamatória, avaliada pela proteína C reativa ultrassensível (PCRUS), acompanhou o grau de resistência insulínica. Os níveis de PEA se associaram negativamente com a adiposidade visceral e resistência insulínica, sugerindo um melhor perfil metabólico, enquanto que os níveis de 2-AG se associaram positivamente com a PCRUS, apontando para piora nesse perfil. Os polimorfismos estudados não se associaram com o fenótipo obeso ou insulinorresistente. A presença do alelo 3813G no gene CNR1 mostrou associação independente com níveis reduzidos de adiponectina em obesos, sugerindo pior perfil metabólico nesse grupo. A presença do alelo 484G no gene PPARA, associando-se com níveis mais elevados de IMC e LDL-colesterol nos eutróficos pode indicar maior predisposição desses indivíduos para o desenvolvimento de obesidade e dislipidemia aterosclerótica. O genótipo homozigoto AA na posição 385 do gene FAAH e os níveis de PCRUS foram as principais associações, diretas e independentes, com os níveis de AEA, indicando claramente disfunção da enzima de degradação da AEA e, possivelmente, contribuindo para um perfil cardiometabólico mais vulnerável em portadores dessa variante genética.

Bloqueadores do sistema renina-angiotensina em ilhotas pancreáticas e fígado na obesidade induzida por dieta em camundongos

As associações entre obesidade, doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD) e diabetes mellitus tipo 2 (DM2) são bem estabelecidas, e o sistema renina-angiotensina (SRA) pode proporcionar uma ligação entre eles. O bloqueio do SRA em diferentes níveis pode estar relacionado a respostas na resistência à insulina, remodelagem do pâncreas e do fígado em um modelo de obesidade induzida por dieta. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com uma dieta hiperlipídica (HF) durante oito semanas e depois tratados com alisquireno (50 mg/kg/dia), enalapril (30 mg/kg/dia) ou losartana (10 mg/kg/dia) por um período adicional de seis semanas. As drogas foram incorporadas na dieta. Avaliou-se a massa corporal (MC), pressão arterial, consumo e gasto energético (GE), metabolismo da glicose e lipídico, histopatologia pancreática e hepática, análise hormonal, imunohistoquímica, perfil gênico e/ou proteico do SRA no pâncreas, gliconeogênese hepática, sinalização da insulina, oxidação e acúmulo lipídico. Todos os inibidores do SRA reduziram significativamente o aumento da pressão arterial nos camundongos alimentados com dieta HF. O tratamento com enalapril, mas não alisquireno ou losartana, reduziu o ganho de MC e a ingestão alimentar; aumentou o GE; amenizou a intolerância à glicose e resistência à insulina; melhorou a massa de células alfa e beta; impediu a redução da adiponectina plasmática e restaurou a sensibilidade à leptina. Além disso, o tratamento com enalapril melhorou a expressão proteica nas ilhotas pancreáticas de Pdx1, GLUT2, ECA2 e do receptor Mas. O tratamento com losartana apresentou uma elevação na expressão proteica de AT2R no pâncreas. No fígado, a administração de enalapril atenuou a esteatose hepática, o acúmulo de triglicerídeos e preveniu o aumento dos níveis de PEPCK, G6Pase e do GLUT2. Do mesmo modo, o enalapril melhorou a transdução dos sinais da insulina através da via IRS-1/Akt, bem como reduziu os níveis de expressão gênica e/ou proteica de PPAR-gama, SREBP-1c e FAS. Esses resultados sugerem que a inibição da ECA com enalapril atenuou muitos efeitos deletérios provocados pelo consumo da dieta HF, incluindo: normalização da morfologia e função das ilhotas pancreáticas, proteção contra a resistência à insulina e acúmulo de lipídios no fígado. Estes efeitos protetores do enalapril podem ser atribuídos, principalmente, à redução no ganho de MC e ingestão alimentar, aumento do GE, ativação do eixo ECA2/Ang(1-7)/receptor Mas e dos níveis de adiponectina, o que promove uma melhora na ação hepática da insulina e leptina, normalização da gliconeogênese, amenizando a NAFLD.

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.

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.