O eixo hipotálamo-pituitária-adrenal é o principal sistema neuroendócrino envolvido na regulação e adaptação da resposta ao estresse e, o principal hormônio secretado é o cortisol. O cortisol exerce seus efeitos por meio dos receptores mineralocorticoide (MR) e glicocorticoide (GR). Variações nos genes desses receptores têm sido associadas à sensibilidade aos glicocorticoides e mudanças no perfil metabólico. O objetivo geral desse trabalho foi compreender a variabilidade existente em relação às respostas fisiológicas de bovinos por meio da identificação de polimorfismos genéticos em genes envolvidos na resposta ao estresse e, verificar as consequências dessa variação genética em características de qualidade da carne. Dessa forma, três abordagens foram propostas: (1) avaliar a incidência de carne DFD (dark, firm and dry) e seu impacto no perfil metabólico, endócrino e características de qualidade da carne bovina, uma vez que o estresse é um dos principais fatores que levam a essa condição desfavorável; (2) avaliar a contribuição de fatores genéticos, por meio da identificação de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), no gene do MR e GR, e suas associações com as características mensuradas; (3) avaliar os efeitos desses polimorfismos sobre o perfil proteico do músculo bovino. Foram utilizados 241 bovinos da raça Nelore. Os resultados evidenciaram implicações direta do pH 24 horas post-mortem nos atributos de cor e perdas por cozimento da carne. A incidência de carnes DFD (pH>=5,8) foi de 18,7%. Os polimorfismos identificados mostraram influenciar em algumas características mensuradas. Os SNPs NR3C2_1 e NR3C2_2 no gene do MR foram associados ao conteúdo de glicogênio muscular e nível plasmático do hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) post-mortem, e o SNP NR3C1_1 no gene do GR foi associado aos níveis plasmático de cortisol post-mortem. As análises proteômicas demonstraram que a maioria das proteínas reguladas por esses SNPs estão envolvidas na contração muscular, metabolismo e defesa celular. Portanto, é possível inferir que o pH tem impacto nas características de qualidade da carne e que polimorfismos em MR e o GR levam a mudanças na atividade do eixo HPA, no perfil metabólico do organismo e no perfil proteico do músculo, sugerindo que esses genes estão envolvidos em uma complexidade de funções e podendo ser alvos de estudos em sistemas de produção que visam melhorar a produtividade. / The hypothalamic-pituitary-adrenal axis is the main neuroendocrine system involved in the regulation and adaptation in stress response and the primary hormone secreted is cortisol. Cortisol exerts its effects through the mineralocorticoid (MR) and glucocorticoid (GR) receptors. Variations in the genes of these receptors have been associated with sensitivity to glucocorticoids and changes in the metabolic profile. The general objective of this work was to understand the variability in relation to physiological responses of cattle through identification of genetic polymorphisms in genes involved in stress response and, checking the consequences of this genetic variation in meat quality traits. Thus, three approaches have been proposed: (1) evaluate the incidence of DFD meat (dark, firm and dry) and its impact on metabolics, endocrines profiles and meat quality traits, since stress is the major factor that lead to this unfavorable condition; (2) evaluate the contribution of genetic factors through identification single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the MR and GR gene and its association with the measured traits; (3) evaluate the effects of these polymorphisms on the protein profile of bovine muscle. A total of 241 Nellore cattle were used. The results evidenced direct implications of 24 hours pH post-mortem in color attributes and cooking losses. The incidence of DFD meat (pH >= 5.8) was 18.7%. The polymorphisms identified demonstrated to influence some on measured characteristics. The NR3C2_1 and NR3C2_2 SNPs in MR gene were associated with muscle glycogen content and post-mortem adrenocorticotropic hormone (ACTH) plasma levels and, the NR3C1_1 SNP in GR was associated with post-mortem cortisol plasma levels. The proteomic analysis demonstrated that most proteins regulated by these SNPs are involved in muscle contraction, metabolism and cellular defense. Therefore, it is possible to infer that pH has impact on meat quality traits and MR and GR polymorphisms lead to changes in the HPA axis activity, metabolic profile and protein muscle profile, suggesting that these genes are involved in a complexity of functions and may be targets for studies on production systems to improve productivity.

Introdução: Diversos estudos sugerem que o estresse nas fases iniciais de desenvolvimento pode induzir alterações persistentes na capacidade do eixo Hipotálamo-Pituitária-Adrenal (HPA) em responder ao estresse na vida adulta. O desequilíbrio do cortisol tem sido identificado como um correlato biológico dos transtornos depressivos. Essas anormalidades parecem estar relacionadas às mudanças na capacidade dos glicocorticóides circulantes em exercer seu feedback negativo na secreção dos hormônios do eixo HPA por meio da ligação aos receptores mineralocorticóides (RM) e glicocorticóides (RG) nos tecidos do eixo HPA. Devido à grande variedade de estressores, assim como os diferentes subtipos de depressão, os achados dos estudos atuais têm sido inconsistentes. Dessa forma, necessitando de mais estudos para que se possa elucidar os mecanismos envolvidos na associação entre o Estresse Precoce (EP) e o desenvolvimento de quadros depressivos. Objetivo: O objetivo deste estudo é avaliar a correlação entre Estresse Precoce e alterações no eixo Hipotálamo-Pituitária-Adrenal e na função dos receptores glicocorticóides e mineralocorticóides em pacientes depressivos. Metodologia: Foram recrutados inicialmente 30 sujeitos divididos em dois grupos: grupo de pacientes com diagnóstico de episódio depressivo atual (n=20) e grupo de controles (n=10). Posteriormente os pacientes foram divididos em outros dois grupos de acordo com o EP, compondo a amostra final por três grupos: grupo de pacientes depressivos com presença de EP (n=13), grupo de pacientes depressivos com ausência de EP (n=7) e grupo de controles (n=10). Os pacientes foram avaliados por meio de Entrevista Clínica de acordo com os critérios diagnósticos do DSM-IV, para a confirmação do diagnóstico. Para avaliação da gravidade dos sintomas depressivos foi aplicada a Escala de Depressão de Hamilton (HAM-D21), sendo incluídos apenas pacientes com HAM-D21 17. A presença de EP foi confirmada através da aplicação do Questionário Sobre Traumas na Infância (QUESI). Foram utilizados também a Escala de Avaliação de Depressão de Montgomery-Asberg (MADRS), o Inventário de Depressão de Beck (BDI), o Inventário de Ansiedade de Beck (BAI), a Escala de Ideação Suicida de Beck (BSI), a Escala de Desesperança de Beck (BHS), a Escala Hospitalar de Ansiedade e Depressão (HAD) e a Escala de Impulsividade de Barratt (BIS-11) para a avaliação de sintomas psiquiátricos. A avaliação endócrina foi controlada por placebo, cego por parte dos controles e pacientes, não randomizado, com desenho de medidas repetidas, onde os efeitos da Fludrocortisona (0.5 mg) e da Dexametasona (0.5 mg) foram avaliados através do cortisol salivar e plasmático. A secreção de cortisol plasmático e salivar foi avaliada nos sujeitos, após a administração de uma cápsula de Placebo, Fludrocortisona e Dexametasona às 22hs do dia anterior. O cortisol salivar foi coletado às 22h, ao acordar, 30 e 60 minutos após acordar e antes da coleta plasmática, nos dias seguintes após os desafios. Resultados: Na amostra de pacientes depressivos e controles, encontramos níveis significativamente menores de cortisol salivar ao acordar após a administração de Placebo nos pacientes depressivos comparados aos controles. Encontramos também uma tendência dos pacientes apresentarem níveis maiores de cortisol salivar ao acordar do que os controles após a administração de Dexametasona. Quando avaliado o cortisol após a administração de Fludrocortisona, os pacientes apresentaram níveis significativamente menores de cortisol salivar 30 minutos após acordar e na Área Sob a Curva (AUC) do que os controles. Além disso, encontramos também uma tendência dos pacientes depressivos apresentarem níveis menores de cortisol salivar 60 minutos após acordar do que os controles. Quando comparados entre pacientes depressivos com presença e ausência de EP e controles, encontramos uma tendência dos pacientes depressivos com ausência de EP apresentarem níveis menores de cortisol salivar ao acordar após Placebo do que os controles. As médias dos níveis de cortisol salivar ao acordar não diferiram entre os pacientes com presença de EP e os controles e entre os pacientes do grupo presença e ausência de EP. Com relação aos níveis de cortisol salivar após a administração de Dexametasona entre pacientes depressivos com presença e ausência de EP e controles, os pacientes depressivos com ausência de EP apresentaram níveis significativamente maiores de cortisol salivar ao acordar do que os controles. Encontramos também uma tendência dos pacientes com ausência de EP apresentarem níveis maiores de cortisol salivar ao acordar do que os pacientes com presença de EP, porém não foram encontradas diferenças significativas entre os pacientes com presença de EP e os controles. Conclusão: Nossos dados demonstram uma hipoatividade do eixo HPA nos pacientes depressivos. Além disso, estes achados sugerem que esta desregulação do eixo HPA se deva em parte a uma diminuição da sensibilidade dos RG e uma hiperativação dos RM nos pacientes depressivos. No entanto, quando comparados pacientes depressivos com presença e ausência de Estresse Precoce, os desafios com agonistas seletivos como a Dexametasona (agonista RG) e a Fludrocortisona (agonista RM) não foram capazes de detectar esta diferença fisiopatológica e distinguir entre os diferentes tipos de psicopatologia. Dessa forma, estes resultados sugerem que estudos com um agonista misto (RG/RM) como a Prednisolona teriam potencial para distinguir os pacientes depressivos com presença de Estresse Precoce. / Introduction: Several studies suggest that stress in early stages of development can induce persistent changes in the ability of the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) axis to respond to stress in adulthood. The imbalance of cortisol has been identified as a biological correlate of depressive disorders. These abnormalities seem to be related to changes in the ability of circulating glucocorticoids to practice their negative feedback on the secretion of HPA axis hormones through connecting to the mineralocorticoid receptor (MR) and glucocorticoid (GR) in the tissues of HPA axis. Due to the wide variety of stressors, as well as the different subtypes of depression, the findings of current studies have been inconsistent. Thus, more studies need to be able to elucidate the mechanisms involved in the association between Early Life Stress (ELS) and the development of depression. Objective: The objective this study is to evaluate the correlation between of Early Life Stress and changes in Hypothalamic-Pituitary-Adrenal axis and at receptors function glucocorticoid and mineralocorticoid in depressive patients. Methodology: We recruited 30 subjects initially divided into two groups: patients with current depressive episode (n =20) and control group (n = 10) Subsequently, patients were divided into two groups according to the ELS, making the final sample of three groups: depressive patients with ELS (n =13) group of depressive patients without ELS (n=7) and control group (n=10). Patients were evaluated by clinical interview according to the diagnostic criteria of DSM-IV to confirm the diagnosis. To evaluate the severity of depressive symptoms was applied to the Hamilton Depression Scale (HAM-D21), and included only patients with HAM-D21 17. The presence of ELS was confirmed by the Childhood Trauma Questionnaire (CTQ). We also used the Depression Rating Scale Montgomery-Asberg (MADRS), the Beck Depression Inventory (BDI), the Beck Anxiety Inventory (BAI), the Scale for Suicide Ideation Beck (BSI), the Scale Beck Hopelessness (BHS), the Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) and the Barratt Impulsiveness Scale (BIS-11) for the assessment of severity psychiatric symptoms. Endocrine evaluation was placebo-controlled, blinded by the patients and controls, non-randomized design with repeated measures, where the effects of Fludrocortisone (0.5 mg) and dexamethasone (0.5 mg) were assessed using salivary cortisol and plasma. The secretion of plasma cortisol and salivary was evaluated in the subjects, after administration of a capsule of Placebo, Fludrocortisone and Dexamethasone to 22hs the previous day. The salivary cortisol was collected at 22h, on waking, 30 and 60 minutes after waking and before plasma collection in the following days after the challenges. Results: In these sample of depressed patients and controls, we found significantly lower levels of salivary cortisol around waking after administration of Placebo in depressed patients than controls. We also found a trend for patients to have higher levels of salivary cortisol than controls on awakening after administration of Dexamethasone. When measured cortisol after administration of Fludrocortisone, patients showed significantly lower levels of salivary cortisol 30 minutes after waking and the Area Under the Curve (AUC) than controls. In addition, we also found a tendency for depressed patients showed lower levels of salivary cortisol 60 minutes after awakening than controls. When compared between depressed patients with and without ELS and controls, we found a tendency for depressed patients without ELS presented lower levels of salivary cortisol on awakening after Placebo than controls. The mean salivary cortisol levels on waking did not differ between patients with ELS and controls and between patients with and without ELS. The levels of salivary cortisol after Dexamethasone administration between depressed patients with and without ELS and controls, depressed patients without ELS had significantly higher levels of salivary cortisol on awakening than controls. We also found a trend for patients without Early Life Stress have higher levels of salivary cortisol upon waking than patients with Early Life Stress, but there were no significant differences between patients with Early Life Stress and controls. Conclusion: Our data show a hypoactivity of the HPA axis in depressed patients. Moreover, these findings suggest that this dysregulation HPA axis is partly due to a decrease the sensitivity of RG and a hyperactivation of MR in patients depressive. However, when compared depressed patients with and without Early Life Stress, the challenges with selective agonists as the Dexamethasone (agonist GR) and Fludrocortisone (agonist MR) were not able to detect this difference pathophysiological and distinguish between the different types of psychopathology. Thus, these results suggest that studies with a mixed agonist (GR/MR) such as Prednisolone have potential to distinguish of depressive patients with Early Life Stress.

As doenças inflamatórias intestinais (DII) são causadas por desequilíbrio entre as respostas imunes efetoras e reguladoras na mucosa intestinal e podem ser moduladas pelo eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) por meio de interações neuroimunoendócrinas e secreção de cortisol. Embora os glicocorticóides (GC) sejam utilizados para tratar a DII, o cortisol produzido pelas glândulas supra-renais também está envolvido na resposta ao estresse, que pode levar a doenças inflamatórias descontroladas. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a participação do eixo HPA na modulação da resposta imune de mucosa intestinal. Para tal, camundongos C57BL/6 foram submetidos à remoção das glândulas adrenais seguida por indução de colite pela administração de água contendo 3% de dextran sulfato de sódio (DSS). Os resultados demonstraram que a ausência das adrenais levou à maior suscetibilidade à doença e mortalidade precoce, fenômeno que não foi prevenido pela reposição de GC. Os animais adrenalectomizados com colite apresentaram níveis significativamente menores de LPS, concomitantemente ao aumento de IL-6 no soro quando comparados aos camundongos não adrenalectomizados. Além disso, os animais adrenalectomizados apresentaram menor celularidade na lâmina própria (LP), menos áreas de erosão e menor escore histopatológico associado ao aumento de IFN-? e FasL, no intestino, sem produção local compensatória de corticosterona. Houve aumento na atividade das enzimas mieloperoxidase (MPO), N- acetilglicosaminidase (NAG) e eosinófilo-peroxidase (EPO) no intestino dos animais expostos ao DSS quando comparados ao grupo de camundongos controles saudáveis, independentemente da presença do eixo HPA intacto e o tratamento com GC nos animais adrenalectomizados levou à redução significativa da atividade de MPO. Também foi observado na LP dos camundongos adrenalectomizados aumento significativo na frequência de células dendríticas tolerogênicas CD11b+CD11c+CD103+, T auxiliares (CD3+CD4+), T citolíticas (CD3+CD8+) e NKT (CD3+CD49b+), além de redução significativa da população de células dendríticas pró-inflamatórias CD11b+CD11c+CD103-, leucócitos CD11b+ e linfócitos intra-epiteliais, de maneira dependente de GC. A ausência do eixo HPA intacto levou à diminuição de leucócitos totais no baço quando comparados ao grupo com colite, relacionada principalmente à redução significativa na frequência de células NKT (CD3+CD49b+), as quais foram restauradas nos camundongos tratados com GC exógenos. Durante a exposição ao DSS houve aumento de células Th2 e Th1 no baço dos camundongos não adrenalectomizados, enquanto que a remoção das adrenais levou a notável redução na população de células T CD4 produtoras de IL-4, IL-10, IFN-? ou IL-17, com aumento de células Th17 e diminuição significativa de células Th1 no baço dos camundongos adrenalectomizados e tratados com GC. De forma interessante, houve menor acúmulo de células T reguladoras juntamente à redução na intensidade média de fluorescência (MFI) de FOXP3 em células T CD4+CD25+ do baço dos camundongos adrenalectomizados expostos ao DSS, de maneira geral dependente de GC. Por fim, esta diminuição de mecanismos reguladores foi acompanhada de menor índice de proliferação e aumento de IL-10 no sobrenadante de cultura de esplenócitos de camundongos com o eixo HPA não ii funcional, indicando que a ausência de GC endógenos pode alterar significativamente a homeostase do sistema imunológico. Juntos, nossos resultados demonstram que o eixo HPA é importante na modulação da resposta imunológica durante a colite induzida experimentalmente / Inflammatory bowel diseases (IBD) are caused by imbalance between regulatory and effector immune responses in the intestinal mucosa and can be modulated by the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis via neuroimmune endocrine interactions and secretion of cortisol. Although glucocorticoids (GC) are used to treat IBD, cortisol produced by the adrenals glands is also involved in the stress response, which can lead to uncontrolled inflammatory diseases. Therefore, the aim of this study was to evaluate the HPA axis in the modulation of the immune response of intestinal mucosa. C57BL/6 mice were subjected to removal of the adrenal glands followed by induction of colitis by administration of water containing 3% dextran sulfate sodium (DSS). The results showed that the absence of adrenals led to increased susceptibility to disease and early mortality, a phenomenon that was not prevented by GC replacement. Adrenalectomized animals exposed to DSS had significantly lower levels of LPS, concomitantly to increased IL-6 in the serum when compared to non-adrenalectomized mice. In addition, adrenalectomized animals had lower cellularity in the lamina propria (LP), less erosion areas and less histopathologic score associated with increased IFN-? and FasL in the intestine, without compensatory local production of corticosterone. There was an increase in the activity of the myeloperoxidase (MPO) enzyme, N- acetilglicosaminidase (NAG) and eosinophil-peroxidase (EPO) in the intestines of DSS-exposed animals when compared to the healthy control group of mice, regardless of the presence of intact HPA axis, while treatment with GC led to significantly reduced MPO activity. It was also observed in the LP of adrenalectomized mice significant increase in the frequency of tolerogenic dendritic cells CD11b+CD11c+CD103+, helper T (CD3+ CD4+), cytolytic T (CD3+ CD8+) and NKT (CD3+ CD49b+) besides significant reduction in the population of pro-inflammatory dendritic cells CD11c+ CD11b+ CD103-, leukocyte CD11b+ and intraepithelial lymphocytes, GC-dependent manner. The absence HPA intact carried decrease in total leukocytes in spleen when compared to the group with colitis, related mainly to significant reduction in the frequency of NKT cells (CD3+CD49b+), which were restored in the GC treated mice. During exposure to DSS there was increased Th2 and Th1 cells in the spleen of non-adrenalectomized mice, while the removal of the adrenals was associated to a marked reduction in the population of CD4 T cells producing IL-4, IL-10, IFN-? or IL-17 with increased Th17 cells and significant decrease in Th1 cells in the spleen of adrenalectomized mice treated with GC. Interestingly there was less accumulation of regulatory T cells together to a reduction in mean fluorescence intensity (MFI) of FOXP3 in CD4+CD25+ T cells in the spleen of mice exposed to DSS after adrenalectomy, most dependent on GC. Finally, the decline of regulatory mechanisms was accompanied by lower rates of proliferation and increased IL-10 in the supernatant culture of splenocytes of mice with disrupted HPA axis, indicating that the absence of endogenous GC altered significantly the homeostasis of the immune system. Together, our results demonstrate that the HPA axis is important in modulating the immune response during experimentally induced colitis

A eficiência alimentar (EA) é um fenótipo complexo, controlado por diversos processos biológicos. Determinar e entender esses processos é fundamental para selecionar animais superiores ou mesmo orientar decisões de manejo com o objetivo de aumentar a produtividade e diminuir o impacto ambiental da pecuária. Neste trabalho, propusemos analisar a EA através de uma abordagem de biologia de sistemas, baseada em transcriptômica multitecidual, a fim de gerar um entendimento sistêmico dessa característica. Para isso, 18 animais extremos para consumo alimentar residual foram selecionados a partir de um grupo de 98 bovinos Nelore machos inteiros e tiveram seu transcriptoma de hipotálamo, pituitária, adrenal, músculo e fígado sequenciado (RNAseq). Os reads gerados foram alinhados com o genoma de referência bovino (UMD3.1), filtrados e a expressão de cada gene foi estimada. A partir desses dados três abordagens de análises de dados foram desenvolvidas. Na primeira, cinco critérios de inclusão foram definidos para selecionar genes e construir uma rede de co-expressão para os cinco tecidos, de forma que além de indicarmos diversos genes e processos associados à EA, também fomos capazes de determinar dois genes reguladores, o NR2F6 e o TGFB1. Na segunda abordagem focamos no eixo hipotálamo-pituitária-adrenal, também utilizando análises de co-expressão, mas dessa vez sem partir de prévia seleção de genes e concluímos que o sistema de recompensa do cérebro pode estar envolvido no estímulo para maior consumo de alimentos observado no grupo de baixa EA. Finalmente, com a terceira abordagem, identificamos RNAs longos não codificadores (lncRNAs) expressos nos cinco tecidos e encontramos 30 transcritos expressos diferencialmente entre a alta e baixa EA na pituitária, músculo e adrenal, sendo que alguns deles se mostraram relacionados a processos já previamente demostrados como sendo associados a essa característica. Concluímos que, apesar de não conseguirmos determinar nesse momento o papel da maior susceptibilidade ao estresse, reportado na literatura para animais de baixa EA, no estímulo para maior ingestão de alimentos desse grupo, o sistema de recompensa hipotalâmico parece estar envolvido nesse processo. A maior ingestão pode ser a causa da resposta inflamatória observada no fígado, sendo ela de origem bacteriana, indicada pela maior concentração de endotoxina sérica nos animais menos eficientes. O maior turnover de proteínas no músculo de animais de baixa EA já havia sido indicado como um dos fatores que levam ao maior gasto energético nesses indivíduos e foi confirmado nesse trabalho. Além de alguns fatores de transcrição serem indicados como reguladores centrais desse fenótipo, lncRNAs também parecem ter função regulatória importante na EA. / Feed efficiency (FE) is a complex phenotype, controlled by several biological processes. Determining and understanding these processes is fundamental to select superior animals or even guide management decisions, aiming to increase productivity and reduce the environmental impact of livestock. In this work, we propose to analyze FE through a systems biology approach, based on multi-tissue transcriptomics, in order to generate a systemic understanding of this trait. For this purpose, 18 extreme animals for residual feed intake were selected from a group of 98 male Nellore cattle and had their hypothalamus, pituitary, adrenal gland, muscle and liver transcriptome sequenced (RNAseq). Reads generated were aligned with the bovine reference genome (UMD3.1), filtered and the expression of each gene was estimated. From these data three experiments were developed. In the first one, five inclusion criteria were defined to select genes and to construct a network of coexpression for the five tissues, so that besides indicating several genes and processes associated with EA, we were also able to determine two regulatory genes, NR2F6 and TGFB1. In the second experiment, we focused on the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, also using co-expression analysis, but this time without starting from previous selected genes. We conclude that the reward system of the brain might be involved in the stimulus for higher feed intake observed in the low EA group. Finally, in the third experiment, we identified long noncoding RNAs (lncRNAs) expressed in the five tissues and found 30 transcripts differentially expressed between the high and low FE in the pituitary, muscle and adrenal, and some of them were related to previously demonstrated processes associated to this trait. We conclude that although we cannot determine at this time the role of higher susceptibility to stress, reported in the literature for animals of low FE, in the stimulus for higher feed intake of this group, the hypothalamic reward system seems to be involved in this process. The higher ingestion might be the cause of the inflammatory response observed in the liver of, being of bacterial origin, indicated by the higher concentration of serum endotoxin in less efficient animals. The higher turnover of proteins in the muscle of low FE animals had already been indicated as one of the factors that lead to higher energy expenditure in these individuals and it was confirmed in this study. In addition to some transcription factors being indicated as central regulators of this phenotype, lncRNAs also appear to play an important regulatory role in FE.