Em animais, dietas cetogênicas induzem o Browning de tecidos adiposos brancos, fenômeno caracterizado pelo de aumento de adipócitos capazes de expressar a proteína desacopladora 1 (UCP1) e outros marcadores de gordura marrom em meio a gordura branca. Estudo anterior demonstrou que o β-hidroxibutirato (βHB), principal corpo cetônico, aumenta marcadores do processo de browning em adipócitos brancos (in vitro) após 24 horas de incubação. No entanto, as doses testadas foram suprafisiológicas (50 mM) ou apenas encontradas durante a cetoacidose (25 mM). As dietas cetogênicas aumentam a cetonemia em torno de 1-3 mM. O jejum prolongado pode aumentá-lo para 4-7 mM. Uma vez que poderia ser provocada in vivo através de intervenções dietéticas, estudamos o impacto de concentrações fisiológicas de βHB no metabolismo e marcadores de Browning em adipócitos brancos / tecido adiposo em diferentes modelos: adipócitos isolados de ratos Wistar, células 3T3 -L1 e in vivo, através da suplementação de sais de βHB em ratos Wistar. Demostramos que o βHB: não induz o aparecimento diferentes marcadores de Browning (tais como o incremento: da capacidade oxidativa, da atividade de citrato sintase e de genes relacionados ao Browning) em adipócitos isolados após 24 ou 48 horas de tratamento; não exerce efeito permissivo no browning induzido por agonismo β-adrenérgico. Além disso, os adipócitos 3T3-L1 diferenciados com βHB (4mM) tiveram diminuição de 52% na expressão de Ucp1, resultado que foi reproduzido no tecido adiposo inguinal subcutâneo de ratos Wistar após a ingestão de sais DL- βHB, onde a expressão gênica de Ucp1 foi indetectável. Em conclusão, embora as causas de browning do tecido adiposo branco induzido por dietas cetogênicas permaneçam inconclusivas, nosso estudo demonstra a incapacidade de, em concentrações fisiológicas, os corpos cetônicos serem, por si, responsáveis por esse fenômeno. Pelo contrário, em algumas situações, o βHB pode prejudicar a expressão da Ucp1. / In animals, ketogenic diets induce browning of white adipose tissue, a phenomenon characterized by the increase of adipocytes capable of expressing the uncoupling protein 1 (UCP1) and other markers of brown fat in among white fat. A previous study demonstrated that β-hydroxybutyrate (βHB), the major ketone body, increases markers of the browning process in white adipocytes (in vitro) after 24 hours of incubation. However, the doses tested were supraphysiological (50 mM) or only found during ketoacidosis (25 mM). Ketogenic diets increase ketonemia by about 1-3 mM. Prolonged fasting can increase it to 4-7 mM. Since it could be elicited in vivo through dietary interventions, we studied the impact of physiological concentrations of βHB on metabolism and browning markers on white adipocytes/adipose tissue in different models: adipocytes isolated from Wistar rats, 3T3-L1 cells and in vivo, through the supplementation of βHB salts in Wistar rats. We demonstrate that βHB does not increase any browning markers (such as: oxidative capacity, citrate synthase activity, and browning related genes expression) in isolated adipocytes after 24 or 48 hours of treatment; does not exert a permissive effect on browning induced by β-adrenergic agonism. In addition, 3T3-L1 adipocytes differentiated with βHB (4mM) had a 52% decrease in Ucp1 expression, a result that was reproduced in the subcutaneous inguinal adipose tissue of Wistar rats after ingestion of DL-βHB salts, where Ucp1 expression was undetectable. In conclusion, although the causes of browning of white adipose tissue during ketogenic diets remain inconclusive, our study demonstrates the inability, in physiological concentrations, of ketone bodies themselves to be responsible for this phenomenon. In contrast, in some situations, βHB may impair the expression of Ucp1.

Orientadores: Wanderley Dias da Silveira, Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:23:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paganelli_FernandaLaroza_M.pdf: 1101767 bytes, checksum: e8882c8b6ec40ea617dd997584b239c3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Polihidroxialcanoatos (PHAs) são polímeros de hidroxialcarioatos produzidos, e acumulados, intracelularmente, como fonte de carbono e/ou outros materiais energéticos, em vários microorganismos. Freqüentemente, o acúmulo dos PHAs ocorrem em condições abaixo do limite nutricional de elementos como N, P, S, O ou Mg e excesso de carbono, podendo representar até 80% da massa seca total da célula. Mais de 300 diferentes microorganismos podem sintetizar e acumular PHAs. O polihidroxibutirato (PHB) é o mais conhecido dentre os polímeros bacterianos biodegradáveis denominados polihidroxialcanoatos. Por ter propriedades semelhantes ao polipropileno, o PHB pode ser usado na fabricação do plástico biodegradável. Além da busca por maior produção de tal polímero, pouco é conhecido sobre seu papel biológico, em especial nos rizóbios. Estudos revelaram que há variação na capacidade da produção e acúmulo de PHB nessas bactérias quando em simbiose, dependendo da espécie em questão e das condições de cultivo das mesmas, observando-se bactérias incapazes de acumular PHB quando bacterióides, como é o caso do Rhizobium meliloti, ou capazes de produzir e acumular PHB, nessas condições, como é o caso de Rhizobium etli, Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium elkanii. Desta forma, este trabalho teve por objetivo a identificação dos genes responsáveis pela síntese de PHB em Bradyrhizobium elkanii, clonagem e expressão dos mesmos em Escherichia coli, uma vez que esta bactéria é bem conhecida como ferramenta molecular e se multiplica rapidamente, podendo atingir uma alta produção do polímero esperado, em um curto período de tempo. Além disso, objetivou-se, também, aumentar a produção de PHB em B. elkanii através de mutações aleatórias (através da inserção do transposon TnphoA), já que esta é uma bactéria naturalmente produtora de PHB. Para isso, os genes phbA, phbB e phbC foram isolados através da técnica de PCR, amplificando-se os genes inteiros. Estes foram clonados em vetores de expressão tipo pET (NOVAGEN), sendo os genes phbA e phbB clonados em "operon " em um mesmo vetor e o gene phbC clonado separadamente. A expressão dos genes foi analisada, bem como sua capacidade de produzir PHB. Os mutantes de B. eíkanii obtidos através da inserção do transposon TnphoA foram analisados com o uso do corante Sudan Black, procurando-se selecionar linhagens maiores produtoras de PHB. A produção dos mutantes selecionados foi, posteriormente, analisada por cromatografia gasosa. Observou-se que a linhagem de E.coli com os três genes clonados teve a capacidade de produzir PHB, porém com baixa eficiência. Já os mutantes aleatórios de B. elkanii apresentação diferentes acúmulos em relação ao selvagem, com destaque para o MUT33 que teve 72% da sua massa seca acumulada na forma de PHB, enquanto o selvagem acumulou 51 % de PHB, nas mesmas condições. / Abstract: Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polymers of hydroxyalkanoate acids, produced and accumulated intracellularly as a source of carbon and energy storage material, in prokaryotic cells. Often, the PHAs accumulation occurs in conditions when the carbon source is in excess but one or several other nutrients are limited, and may represent up to 80% of the cell dry weight. More than 300 different microorganisms can synthesize and accumulate PHAs. The polyhydroxybutyrate (PHB) is the most studied polymer among the bacterial biodegradable polymers (PHAs). By having properties similar to polypropylene, PHB can be used in the manufacture of biodegradable plastic. On the search for greater production of such polymer, little is known about its biological role, especially in the genus Rhizobium. Studies have shown that there is a variation in the PHB capacity production and accumulation when these bacteria are in symbiosis. Depending on the species and cultivation conditions it has been observed either incapacity of PHB production and accumulation, when Bacteroides, as Rhizobium meliloti; or capacity and accumulation of PHB under bacteroides fase, as Rhizobium etli, Bradyrhizobium japonicum and Bradyrhizobium elkanii. Therefore, the present work aimed the identification, cloning and expression, in Escherichia coli, of responsible genes for PHB synthesis in Bradyrhizobium elkanii. Moreover, it was also expected to increase the production of PHB in B. elkanii, through random mutations (insertion of the TnphoA transposon), since B. elkanii is a good natural producer of PHB. For this, the entier phbA, phbB and phbC genes were isolated by PCR. Those genes were cloned in expression vectors such pET (NOVAGEN), where phbA and phbB genes were cloned in operon, in a single vector, whereas phbC gene was cloned separately, in another vector. The expression of those genes was analyzed, as well as its ability to produce PHB. Mutants B. elkanii, obtained by insertion of the TnphoA transposon, were analyzed using the dye Sudan Black, in order to select different strains that might produce higher quantities of PHB. The production of PHB by mutants was then analyzed by gas chromatography. It was observed that the E. coli with the three cloned genes had the ability to produce PHB, but with low efficiency. The B. elkanii random mutants show different accumulation compared to the wild, especially MUT33 that had 72% of its dry mass accumulated in the form of PHB, while the wild 51% of accumulated PHB under the same conditions. / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

O objetivo deste trabalho consistiu em esclarecer os mecanismos bioquímicos e hormonais da ação da somatotropina recombinante bovina (r-bST), recomendada no tratamento de toxemia da prenhez (TP). Para tal, foram realizados dois experimentos nos quais induziram-se quadros de hipercetonemia ou hiperlipidemia em 39 ovelhas com elevada condição corporal tratadas ou não previamente com 160 mg de um produto comercial de r-bST, pela via subcutânea. A hipercetonemia foi provocada pela infusão IV de 5 mM/kg P.V. de beta hidroxibutirato (BHB) no decorrer de duas horas e a hiperlipidemia com injeção IV de solução 20% de óleo de peixe, perfazendo 0,54g de triacilglicerol/kg P.V. no decorrer de quatro dias. Essas quantidades infundidas lograram provocar os quadros esperados. No primeiro experimento, o tratamento com r-bST promoveu aumento significativo da gliconeogênese por meio da conversão de BHB em glicose, maiores teores de insulina, com consequente aumento da resistência insulínica, incremento na concentração de IGF1 que levou a mobilização de nitrogênio ureico para os depósitos e maior atividade de GGT. No segundo experimento, o rbST gerou destacado aumento da gliconeogênese, pela metabolização dos AGNEs e de BHB em glicose, com maior destaque aos AGNEs, elevação dos teores de insulina e do percentual de resistência insulínica, e maior atividade da AST e GGT e bilirrubinal direta e total. Assim, conclui-se que a atuação farmacológica do r-bST se baseia na vigorosa capacidade do aumento da gliconeogênese, diminuindo concomitantemente os nefastos catabólitos (AGNEs e BHB) no processo da TP. Foi realizado ainda um experimento subsidiário para comparar a capacidade diagnóstica da detecção de BHB, em sangue total, entre o kit diagnóstico enzimático (Randox®), padrão ouro, e tiras reativas comerciais (Precision Xceed®) lidas em dosímetro portátil. Foram obtidas 247 amostras de sangue das ovelhas nas quais tinham sido infundida solução de BHB, no experimento um. Duas faixas de acetonemia foram consideradas: de 0,7 a 1,5 mM caracterizada como cetose inaparente e acima deste valor como cetose clínica. A correlação entre os métodos foi alta (r = 0,98 ; P < 0,001). Na cetose inaparente as tiras reativas apresentaram sensibilidade de 0,97 e especificidade de 0,89 e na cetose aparente sensibilidade de 0,99 e especificidade de 0,75, respectivamente. As tiras reativas podem ser empregadas eficientemente no diagnóstico precoce de casos de TP, com custo baixo e rápida leitura ao pé dos animais. / The aim of this study was to clarify the biochemical and hormonal mechanisms of action of recombinant bovine somatotropin (r-bST), recommended in the treatment of pregnancy toxemia (PT). Two experiments were conducted inducing hyperlipidemia or hyperketonemia in 39 high body condition sheep pretreated or no with 160 mg of a commercial product of rbST subcutaneously. The hyperketonemia was caused by IV infusion of 5 mM / kg BW of beta-hydroxybutyrate (BHB) during two hours and hyperlipidemia with IV injection of a 20% fish oil solution corresponding to 0.54 g of triglyceride / kg BW in four days course. These infusions successfully caused the expected effects. In the first experiment, treatment with rbST caused a significant increase of gluconeogenesis by converting BHB into glucose, higher levels of insulin, with consequent increased insulin resistance, increase in the concentration of IGF1 leading to mobilization of urea nitrogen for deposits and increased activity of GGT. In the second experiment, the r-bST greatly increased gluconeogenesis generated by metabolism of non esterified fatty acids (NEFA), BHB and glucose, with emphasis on NEFA, elevated levels of insulin and the percentage of insulin resistance, and increased activity of AST and GGT and bilirrubin direct and total. In conclusion, the pharmacological action of r-bST is based on vigorous increase capacity on gluconeogenesis, concomitantly reducing the adverse catabolites (NEFA and BHB) in the PT process. An additional experiment was performed to compare the diagnostic capability of detecting BHB in whole blood, between the enzymatic diagnostic kit (Randox®), considered gold standard, and commercial test strips (Precision Xceed®) read in hand-held meter. 247 sheep blood samples were obtained in the first experiment in which BHB solution had been infused. Two ketonemic tracks were considered: 0.7 to 1.5 mM characterized as unapparent ketosis and above this value as a clinical ketosis. The correlation between the methods was high (r = 0.98, P <0.001). In test strips method, ketosis unapparent showed sensitivity of 0.97 and specificity of 0.89 and in ketosis apparent sensitivity of 0.99 and specificity of 0.75, respectively. The test strips can be used efficiently in the early diagnosis of cases of TP, with fast reading and low cost.

O objetivo deste trabalho consistiu em esclarecer os mecanismos bioquímicos e hormonais da ação da somatotropina recombinante bovina (r-bST), recomendada no tratamento de toxemia da prenhez (TP). Para tal, foram realizados dois experimentos nos quais induziram-se quadros de hipercetonemia ou hiperlipidemia em 39 ovelhas com elevada condição corporal tratadas ou não previamente com 160 mg de um produto comercial de r-bST, pela via subcutânea. A hipercetonemia foi provocada pela infusão IV de 5 mM/kg P.V. de beta hidroxibutirato (BHB) no decorrer de duas horas e a hiperlipidemia com injeção IV de solução 20% de óleo de peixe, perfazendo 0,54g de triacilglicerol/kg P.V. no decorrer de quatro dias. Essas quantidades infundidas lograram provocar os quadros esperados. No primeiro experimento, o tratamento com r-bST promoveu aumento significativo da gliconeogênese por meio da conversão de BHB em glicose, maiores teores de insulina, com consequente aumento da resistência insulínica, incremento na concentração de IGF1 que levou a mobilização de nitrogênio ureico para os depósitos e maior atividade de GGT. No segundo experimento, o rbST gerou destacado aumento da gliconeogênese, pela metabolização dos AGNEs e de BHB em glicose, com maior destaque aos AGNEs, elevação dos teores de insulina e do percentual de resistência insulínica, e maior atividade da AST e GGT e bilirrubinal direta e total. Assim, conclui-se que a atuação farmacológica do r-bST se baseia na vigorosa capacidade do aumento da gliconeogênese, diminuindo concomitantemente os nefastos catabólitos (AGNEs e BHB) no processo da TP. Foi realizado ainda um experimento subsidiário para comparar a capacidade diagnóstica da detecção de BHB, em sangue total, entre o kit diagnóstico enzimático (Randox®), padrão ouro, e tiras reativas comerciais (Precision Xceed®) lidas em dosímetro portátil. Foram obtidas 247 amostras de sangue das ovelhas nas quais tinham sido infundida solução de BHB, no experimento um. Duas faixas de acetonemia foram consideradas: de 0,7 a 1,5 mM caracterizada como cetose inaparente e acima deste valor como cetose clínica. A correlação entre os métodos foi alta (r = 0,98 ; P < 0,001). Na cetose inaparente as tiras reativas apresentaram sensibilidade de 0,97 e especificidade de 0,89 e na cetose aparente sensibilidade de 0,99 e especificidade de 0,75, respectivamente. As tiras reativas podem ser empregadas eficientemente no diagnóstico precoce de casos de TP, com custo baixo e rápida leitura ao pé dos animais. / The aim of this study was to clarify the biochemical and hormonal mechanisms of action of recombinant bovine somatotropin (r-bST), recommended in the treatment of pregnancy toxemia (PT). Two experiments were conducted inducing hyperlipidemia or hyperketonemia in 39 high body condition sheep pretreated or no with 160 mg of a commercial product of rbST subcutaneously. The hyperketonemia was caused by IV infusion of 5 mM / kg BW of beta-hydroxybutyrate (BHB) during two hours and hyperlipidemia with IV injection of a 20% fish oil solution corresponding to 0.54 g of triglyceride / kg BW in four days course. These infusions successfully caused the expected effects. In the first experiment, treatment with rbST caused a significant increase of gluconeogenesis by converting BHB into glucose, higher levels of insulin, with consequent increased insulin resistance, increase in the concentration of IGF1 leading to mobilization of urea nitrogen for deposits and increased activity of GGT. In the second experiment, the r-bST greatly increased gluconeogenesis generated by metabolism of non esterified fatty acids (NEFA), BHB and glucose, with emphasis on NEFA, elevated levels of insulin and the percentage of insulin resistance, and increased activity of AST and GGT and bilirrubin direct and total. In conclusion, the pharmacological action of r-bST is based on vigorous increase capacity on gluconeogenesis, concomitantly reducing the adverse catabolites (NEFA and BHB) in the PT process. An additional experiment was performed to compare the diagnostic capability of detecting BHB in whole blood, between the enzymatic diagnostic kit (Randox®), considered gold standard, and commercial test strips (Precision Xceed®) read in hand-held meter. 247 sheep blood samples were obtained in the first experiment in which BHB solution had been infused. Two ketonemic tracks were considered: 0.7 to 1.5 mM characterized as unapparent ketosis and above this value as a clinical ketosis. The correlation between the methods was high (r = 0.98, P <0.001). In test strips method, ketosis unapparent showed sensitivity of 0.97 and specificity of 0.89 and in ketosis apparent sensitivity of 0.99 and specificity of 0.75, respectively. The test strips can be used efficiently in the early diagnosis of cases of TP, with fast reading and low cost.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesar Otaviano Penna Junior.pdf: 505984 bytes, checksum: cd67e240dbaac144ea465c0209566a1b (MD5) Previous issue date: 2010-08-30 / The cross-breeding derived from specialized milk producing European breeds with zebu breeds that are adapted to tropical conditions form the basis of the majority of Brazil s milk producing systems. However, researches regarding the metabolic profile (MP) for bovine dairy cows focus on pure breeds coming mostly from temperate to subtropical regions. Therefore, the behaviour of the hematobiochemical components indicators on the energy metabolism in second calving rate order ½ and ¾ Holstein x Gir (HG) dairy cows, in two stages of lactation, became the object of the evaluation, as well as to determine its relationship with body condition (BCS) and milk production during the dry season in tropical environment. The experiment was conducted at Santa Luzia Farm, located in Minas Gerais - Brazil. This study used data collected in the months of May and August 2009 from 37 ½ HG cows and 35 ¾ HG cows. By our definition studies were focused on two lactation periods, the first being from 28 to 60 days (P1 lactation) and the second from 110 to130 days (P2 of lactation). The cows received complete feed in the trough. The biochemical indicators of the metabolic energy profile were analyzed through the beta-hydroxybutyrate (βHB), cholesterol and the enzyme Aspartate transaminase (AST) quantifications. The metabolite average values, with their standard errors, analyzed by Student test, were established for both blood degrees, in their respective lactation periods. Given the scarcity of information on reference values for the genetic group investigated in this study, reference values were methodically sought from studies using larger number of variables equal to the present study. There were statistical differences between the periods for βHB, milk production and BCS, whereas the other parameters did not differ for cows ½ and ¾ HG. There were statistical differences between the periods in βHB, milk production and BCS, whereas the other parameters did not differ for ½ and ¾ HG cows. Between blood degrees, the statistical differences occurred within each period concerning the βHB and milk production parameters and no other differences occurred in relation to the remaining parameters. Having obtained the results and taking the conditions to which the animals were exposed in this study into consideration, we have concluded that the genetic groups were effective in sustaining their respective levels of milk production without experiencing complications of metabolic order. We suggest such studies to be continuated as to equate Reference Values / Os cruzamentos derivados de raças européias especializadas para produção de leite com raças zebuínas adaptadas às condições tropicais formam a base da maioria dos sistemas de produção de leite no Brasil. Porém, verifica-se que os estudos a respeito de perfil metabólico (PM) para vacas bovinas leiteiras se concentram em raças puras, em sua grande maioria em regiões de clima temperado ou subtropical. Assim, com a revisão objetivou-se destacar a importância do uso do Perfil Metabólico energético na avaliação do desempenho produtivo de vacas leiteiras, seja no quesito nutricional, seja nas questões relacionadas ao diagnóstico e prevenção de transtornos de ordem metabólica nutricional e com a pesquisa aferir os valores e avaliar o comportamento dos marcadores bioquímicos energéticos entre dois períodos da lactação e entre diferentes graus genéticos de vacas HG de 2ª OP, no período da seca, em região tropical. O experimento foi realizado na Fazenda Santa Luzia, localizada no Estado de Minas Gerais Brasil. Foram utilizados dados coletados nos meses de maio e agosto de 2009, provenientes de 37 vacas ½ HG e 35 vacas ¾ HG. Definiu-se concentrar os estudos em dois períodos da lactação, sendo o primeiro de 28 a 60 dias (P1 da lactação) e o segundo de 110 a 130 dias (P2 da lactação). As vacas receberam ração total. Foram analisados os indicadores bioquímicos do perfil metabólico energético por meio da quantificação do Beta-hidroxibutirato (βHB), do colesterol e da enzima Aspartato transaminase (AST). Os valores médios dos metabólitos, com seus erros-padrão, analisados pelo teste t de Student, foram estabelecidos para ambos os graus de sangue, nos respectivos períodos da lactação. Dada a escassez de informações sobre valores referenciais para o grupo genético investigado nesse estudo, metodologicamente buscaram-se valores referenciais de estudos que utilizaram o maior número de variáveis iguais ao do presente trabalho. Ocorreram diferenças estatísticas (p<0,05) entre períodos para βHB, produção de leite e ECC, enquanto que os demais parâmetros não apresentaram diferenças (p>0,05) para vacas ½ e ¾ HG. Entre graus de sangue, as diferenças estatísticas (p<0,05) ocorreram dentro de cada período para os parâmetros βHB e produção de leite, não tendo ocorrido diferenças (p>0,05) para os demais parâmetros. Aferidos os valores, conclui-se que para as condições a que foram submetidos os animais no presente estudo, os grupos genéticos foram eficientes para sustentarem seus respectivos níveis de produção de leite, sem apresentarem complicações de ordem metabólica. Sugere-se a continuidade de estudos dessa natureza para equacionar Valores de Referência