Influência da grelina sobre o processo de estímulo-secreção de insulina in vitro em camundongos Swiss adultos hiperalimentados na lactação

O excesso ou a privação de nutrientes em períodos específicos do desenvolvimento, tais como a lactação, estimulam alterações no metabolismo celular, por exemplo. Estas modificações perpetuam-se ao longo da vida e em conseqüência tornam o organismo mais suscetível ao aparecimento de patologias na idade adulta (Programação Metabólica). Estudamos a influência da grelina na secreção de insulina em camundongos Swiss de 120 dias submetidos à hiperalimentação na lactação. Para induzir a hiperalimentação as ninhadas foram reduzidas a 3 filhotes machos por lactante no 3o dia de vida pós-natal. As ninhadas controle foram ajustadas para 9 filhotes machos por lactante. Na idade adulta os animais hiperalimentados (AH) exibiram em comparação aos animais controle (AC) um incremento de 20% no peso corporal, maior índice de Lee (1705,63 g/mm + 29,3 vs 1374,10 g/mm + 54,9; p< 0,001), elevação da gordura corporal (31,0% + 4,6 vs 21,5% + 3,6; p< 0,01), aumento da gordura retroperitoneal (0,79 g + 0,1 vs 0,44 g + 0,1; p< 0,001), hiperglicemia de jejum (151,83 mg/ dl + 8,3 vs 118,0 mg/ dl + 1,0; p< 0,001), hiperinsulinemia de jejum (54,06 UI/ml + 2,3 vs 19,28 UI/ml + 1,53; p< 0,001) e hipogrelinemia de jejum (98,64 pg/ml + 56,5 vs 201,14 pg/ml + 46,4; p< 0,05). Os AH apresentaram maior secreção de insulina in vitro em presença de glicose aos 10 minutos (209,66 UI/ml + 46,5; p< 0,05), 30 minutos (441,88 UI/ml + 30,2; p< 0,05) e 60 minutos (214,34 UI/ml + 29,8) em comparação aos AC, respectivamente 86,90 UI/ml + 9,5; 74,31 UI/ml + 7,7 vs 27,45 UI/ml + 6,1; p< 0,05. As ilhotas pancreáticas dos AH adultos demonstraram em relação aos AC diminuição do consumo de O2 (1,76 pmols O2/ s. ilhota-1 + 0,4 vs 4,85 pmols O2/ s. ilhota-1 + 1,5; p< 0,001) e elevação do conteúdo do receptor de grelina GHSR1A (3,05 % + 2,13 vs 0,95 % + 0,1; p< 0,05). A grelina acilada estimulou a secreção de insulina in vitro dos AC aos 30 minutos (controle com grelina: 208,50 UI/ml + 40,85 vs controle sem grelina: 74,31 UI/ml + 7,7; p< 0,05) e diminuiu a razão do controle respiratório (controle com grelina: 1,45 + 0,2 vs controle sem grelina: 2,51 + 0,7; p< 0,05). Nos AH, a grelina acilada elevou o conteúdo de GLUT2 nas ilhotas pancreáticas em relação aos AC (hiperalimentados com grelina: 2,07 % + 0,5 vs controle com grelina: 0,85 % + 0,4; p< 0,01); entretanto a grelina não foi capaz de estimular a secreção de insulina nestes animais. Concluímos que a hiperalimentação na lactação associou-se ao aumento da gordura corporal e elevou a secreção de insulina na fase tardia do desenvolvimento. A grelina acilada estimulou a secreção de insulina somente nos AC adultos.

Controle de um sistema de eletroestimulação funcional.

Esta Dissertação irá apresentar a utilização de técnicas de controle nãolinear, tais como o controle adaptativo e robusto, de modo a controlar um sistema de Eletroestimulação Funcional desenvolvido pelo laboratório de Engenharia Biomédica da COPPE/UFRJ. Basicamente um Eletroestimulador Funcional (Functional Electrical Stimulation FES) se baseia na estimulação dos nervos motores via eletrodos cutâneos de modo a movimentar (contrair ou distender) os músculos, visando o fortalecimento muscular, a ativação de vias nervosas (reinervação), manutenção da amplitude de movimento, controle de espasticidade muscular, retardo de atrofias e manutenção de tonicidade muscular. O sistema utilizado tem por objetivo movimentar os membros superiores através do estímulo elétrico de modo a atingir ângulos-alvo pré-determinados para a articulação do cotovelo. Devido ao fato de não termos conhecimento pleno do funcionamento neuro-motor humano e do mesmo ser variante no tempo, não-linear, com parâmetros incertos, sujeito a perturbações e completamente diferente para cada indivíduo, se faz necessário o uso de técnicas de controle avançadas na tentativa de se estabilizar e controlar esse tipo de sistema. O objetivo principal é verificar experimentalmente a eficácia dessas técnicas de controle não-linear e adaptativo em comparação às técnicas clássicas, de modo a alcançar um controle mais rápido, robusto e que tenha um desempenho satisfatório. Em face disso, espera-se ampliar o campo de utilização de técnicas de controle adaptativo e robusto, além de outras técnicas de sistemas inteligentes, tais como os algoritmos genéticos, provando que sua aplicação pode ser efetiva no campo de sistemas biológicos e biomédicos, auxiliando assim na melhoria do tratamento de pacientes envolvidos nas pesquisas desenvolvidas no Laboratório de Engenharia Biomédica da COPPE/UFRJ.

Bioenergética mitocondrial do coração na obesidade induzida por dieta ocidental em camundongos Swiss

A obesidade, doença resultante do acúmulo excessivo de gordura corporal, é importante fator de risco para diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e doenças cardiovasculares, doenças de alta prevalência em todo o mundo. O processo de transição nutricional decorrente da globalização contribuiu para o crescente número de indivíduos com obesidade, principalmente pela modificação nos hábitos alimentares da população, com ampla inclusão de produtos industrializados ricos em gordura saturada, sal e açúcar, denominada dieta ocidental. Os mecanismos pelos quais a obesidade induzida por dieta leva ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares ainda não estão completamente esclarecidos na literatura, porém sabe-se que a obesidade leva ao comprometimento da função cardíaca e do metabolismo energético, aumentando a morbidade e mortalidade. Em grande parte dos estudos relacionados à obesidade, o metabolismo energético celular comprometido associa-se à disfunção mitocondrial. Neste contexto, torna-se importante avaliar a função mitocondrial na obesidade, visto que as mitocôndrias são organelas com funções-chave no metabolismo energético. No presente estudo, avaliamos inicialmente o efeito obesogênico da dieta ocidental em camundongos Swiss por 16 semanas a partir do desmame. Para tal, analisamos a ingestão alimentar, evolução da massa corporal, Índice de Lee, peso das gorduras epididimal e retroperitoneal, peso e morfologia do fígado, relação entre o peso do fígado/massa corporal, peso do ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal, glicemia de jejum e teste intraperitoneal de tolerância à glicose. Avaliamos também o consumo de oxigênio das fibras cardíacas através da respirometria de alta resolução. Além disso, o conteúdo das proteínas envolvidas no metabolismo energético: Carnitina Palmitoil Transferase 1 (CPT1), proteína desacopladora 2 (UCP2), Transportadores de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), proteína quinase ativada por AMP (AMPK), proteína quinase ativada por AMP fosforilada (pAMPK), receptor de insulina β (IRβ) e substrato do receptor de insulina 1 (IRS-1) foi determinado por western blotting. Nossos resultados confirmaram o caráter obesogênico da dieta ocidental, visto que os camundongos submetidos a esta dieta (GO), apresentaram-se hiperfágicos (P<0,001) e obesos (72,031,82, P<0,001), com aumento progressivo no ganho de massa corporal. Além do aumento significativo dos parâmetros: Índice de Lee (362,902,44, P<0,001), gorduras epididimal e retroperitonial (3,310,15 e 1,610,11, P<0,001), relação entre o peso do fígado/massa corporal (0,060,003, P<0,001) e peso de ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal (0,080,002, P<0,01), hiperglicemia de jejum (192,1014,75, P<0,01), intolerância à glicose (P<0,05, P<0,01) e deposição ectópica de gordura no fígado. A respirometria de alta resolução evidenciou disfunção mitocondrial cardíaca no grupo GO, com reduzida capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos (P<0,001) e aumento do desacoplamento entre a fosforilação oxidativa e a síntese de ATP (P<0,001). Os resultados de western blotting evidenciaram aumento nos conteúdos de CPT1 (1,160,08, P<0,05) e UCP2 (1,080,06, P<0,05) e redução no conteúdo de IRS-1 (0,600,08, P<0,05). Não houve diferença significativa nos conteúdos de GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK e IRβ. Em conclusão, o consumo da dieta ocidental resultou no desenvolvimento de obesidade com disfunção mitocondrial associada a alterações no metabolismo energético.

Dieta hiperlipídica compromete a morfologia e alguns parâmetros funcionais de testículo e tireóide de ratos jovens

Estudos demonstram que o sobrepeso e a obesidade podem afetar a fertilidade masculina. Além disso, a função tireóidea também esta associada à alteração da função testicular, entretanto, o papel fisiológico dos hormônios tireoideanos na regulação do sistema reprodutor masculino ainda não esta claro. Aos 21 dias de idade, ratos machos receberam uma dieta manipulada contendo diferentes concentrações de óleo de soja até a idade de 30 e 60 dias, os grupos controle (C30, n=6 e C60, n=6), receberam dieta contendo 7% e os grupos hiperlipídicos (HL30, n=6 e HL60, n=6), receberam dieta contendo 19% deste óleo. Ao final de cada período, os animais foram avaliados por DXA (Absorciometria de Raios-x em Duas Energias) e sacrificados por exsanguinação. Para avaliar alterações na estrutura dos tecidos testicular e tireóideo, foram realizados a morfologia e a estereologia. No plasma, para determinar os perfis bioquímico e hormonal, foram avaliados, triglicerídeos, colesterol total, HDL-colesterol, VLDL, glicose e albumina, por métodos colorimétricos e leptina, insulina, T4, T3, TSH e testosterona por radioimunoensaio (RIE). Para evidenciar a expressão de receptor androgênico (AR) em testículos, foi realizado imunomarcação, com anti-AR. Durante todo o período experimental, foram analisados a massa corporal, a ingestão alimentar e o comprimento corporal, os quais permaneceram inalterados. No grupo HL, a massa magra foi menor aos 30 dias, já a gordura corporal total foi maior no mesmo grupo, aos 60 dias nenhuma diferença foi notada entre os grupos. No grupo HL30 não houve diferença quanto à massa dos tecidos, já no grupo HL60, o peso do epidídimo, fígado e gordura visceral mantiveram-se aumentados. No grupo HL30 não houve diferença em relação ao perfil bioquímico, já no grupo HL60, os níveis de glicose, mantiveram-se altos. Quanto às dosagens hormonais no grupo HL30, TSH e leptina estiveram aumentados e T3 reduzido, e no grupo HL60, T3 e leptina estiveram aumentados. Os dados morfométricos e estereológicos de testículo no grupo HL30 mostram aumento no número de túbulos seminíferos e da densidade de comprimento (Lv), já no grupo HL60, há redução no número de túbulos seminíferos e no diâmetro do mesmo. Quanto à expressão de receptor androgênico nas células testiculares, não parece haver diferença entre os grupos independente da idade de consumo da dieta. A dieta hiperlipídica promoveu alterações metabólicas aos 30 dias e modificações na morfologia do tecido tireoidiano e testicular em ambas as idades, o que indica reflexos na função reprodutora.

Caracterização da expressão gênica dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs) no epitélio esofágico normal e em carcinoma epidermóide de esôfago

O câncer de esôfago (CE) é uma doença extremamente agressiva e é um dos tumores mais incidentes e letais no Brasil e no mundo, sendo o carcinoma epidermóide de esôfago (CEE) o principal subtipo histológico, apresentando como principais fatores de risco o etilismo e o tabagismo na população ocidental. A exposição concomitante desses dois fatores representa um risco multiplicador para o desenvolvimento de CEE, sendo que o fumo parece ter um papel importante tanto na iniciação quanto na promoção do tumor, enquanto o álcool teria um papel mais relevante na promoção. Componentes do tabaco, como a nicotina e as nitrosaminas são potentes carcinógenos e agonistas de alta afinidade dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs), podendo atuar ativando vias de sinalização celular fundamentais para a progressão tumoral. Pouco se sabe sobre a expressão e regulação dos CHRNs na mucosa esofágica e no processo de carcinogênese desse tecido. Assim, o objetivo desse trabalho foi analisar a expressão gênica dos CHRNs no epitélio esofágico normal e em CEE, bem como sua regulação pelos fatores de risco associados ao tumor. Foi observado que as subunidades α3, α5, α7 e β4 são expressas no epitélio esofágico saudável humano enquanto as subunidades α1, α4, α9 e α10 apresentaram baixa ou nenhuma expressão nesse mesmo tecido. Além disso, foram encontradas diferenças de expressão das subunidades α3 e α7 em indivíduos etilistas e tabagistas quando comparados com indivíduos não-etilistas (subunidade α3) e não-tabagistas (subunidade α7). Nas amostras de CEE, as subunidades CHRNA5 e CHRNA7 foram encontradas superexpressas no tumor quando comparado ao tecido normal adjacente e observou-se diferença de expressão da subunidade α7 no tumor comparado com o tecido saudável e a subunidade β4 apresentou-se mais expressa no tecido tumoral e no tecido normal adjacente ao tumor do que no epitélio esofágico saudável. Entretanto, não foram encontradas diferenças de expressão de nenhuma das subunidades avaliadas nas linhagens CEE quando submetidas a tratamento com nicotina ou etanol. Os resultados obtidos sugerem uma participação dos CHRNs na fisiologia do epitélio esofágico e que os fatores de risco associados ao desenvolvimento de CEE parecem ser capazes de afetar a expressão desses receptores no epitélio esofágico.

Desenvolvimento e produção de metabólitos de arruda (Ruta graveolens L.) exposta a substratos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo

A indução da síntese de moléculas biologicamente ativas é conhecida como uma estratégia de defesa do organismo vegetal às condições adversas, onde plantas medicinais e/ou aromáticas são foco de pesquisa na terapêutica médica, na indústria farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. A possibilidade de que os hidrocarbonetos de petróleo presentes no solo possam agir como agentes elicitores do metabolismo vegetal tem despertado interesse científico. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desenvolvimento in vivo e in vitro de Ruta graveolens L. (Rutaceae), considerando as respostas morfológicas e metabólicas na presença de petróleo e derivados. Além disso, verificar o potencial de desenvolvimento dessa espécie em áreas contaminadas, com base na hipótese de que tais substâncias podem influenciar na produção de substâncias de interesse, sem que haja redução significativa da biomassa vegetal. Foram realizados experimentos de (i) germinação in vivo em solo contaminado e parcialmente biorremediado, assim como solo com contaminação recente com óleo cru (0,8 % e 2,8 %) e diesel comercial S50 (0 % a 6,0 %), sendo que neste último foi avaliado o desenvolvimento e a produção de biomassa das plântulas; (ii) germinação in vitro em meio MS contaminado com fenantreno (1,0; 5,0 e 10,0 mg/L de meio) ou benzo[a]pireno (0,001; 0,010 e 0,100 mg/L de meio), sendo avaliado o desenvolvimento e a produção de biomassa; e (iii) resposta fisiológica de plantas oriundas do estoque in vitro à exposição de fenantreno ou benzo[a]pireno. R. graveolens teve redução significativa da germinação em solos contaminados, principalmente os solos parcialmente biorremediados pelo do processo de bioestímulo; não teve redução significativa da germinação in vivo nos solos contaminados com óleo cru, biorremediado e contaminado com diesel, porém o desenvolvimento pósgerminação foi afetado. Na exposição in vitro aos hidrocarbonetos, não houve alteração significativa na germinação nem na capacidade de desenvolvimento e produção de biomassa nas concentrações testadas de até 10 mg/L de fenantreno e até 0,1 mg/L de benzo[a]pireno. Em relação à propagação in vitro, foi possível a multiplicação de plantas em meio de cultura sem suplementação hormonal, na presença dos contaminantes. A presença de fenantreno e benzo[a]pireno in vitro não promoveu mudanças significativas nos níveis de compostos fenólicos e flavonoides totais produzidos, não havendo também alteração no perfil fitoquímico da espécie, quanto à presença de rutina. Pelo exposto, conclui-se que a espécie tem potencial para uso em biomonitoramento de solos contaminados , considerando a sua capacidade de produzir metabólitos e tolerar a presença dos hidrocarbonetos selecionados, sendo indicada ao cultivo em áreas contaminadas nos níveis investigados

Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo