Níveis sustentáveis de hormônio de crescimento humano (hGH) circulante e aumento de peso altamente significativo, avaliados também em comparação a repetidas injeções de hormônio, foram observados em trabalhos anteriores, baseados na eletrotransferência de DNA plasmidial no músculo de camundongos anões imunodeficientes (lit/scid). No presente trabalho, um modelo animal homólogo de terapia gênica para GH foi estudado mediante clonagem da sequência genômica do DNA de GH de camundongo (mGH-gDNA), a qual substituiu o hGH-gDNA no vetor que havia sido utilizado em camundongos anões imunodeficientes. O novo vetor, agora nomeado UBI-mGH-gDNA, foi utilizado em camundongos anões imunocompetentes (lit/lit). Foi primeiramente realizado um teste in vitro, transfectando-se células humanas HEK 293 com este plasmídeo e obtendo-se uma expressão de 3,0 &mu;g mGH/106 células/dia, contra 3,7 &mu;g mGH/106 células/dia, para o UBI-hGH-gDNA. Estes dois plasmídeos foram então injetados (50 &mu;g/animal) no músculo quadríceps de camundongos, seguido de eletroporação, realizando um ensaio de 94 dias. Enquanto após 15 dias, as inclinações das curvas de variação de peso relacionadas ao mGH, hGH e salina foram 0,130, 0,112 e 0,027 g/camundongo/dia, respectivamente, após 94 dias, as inclinações correspondentes foram 0,041, 0,028 e 0,033 g/camundongo/dia. As análises estatísticas mostraram que após 15 dias, as inclinações das duas curvas com o GH foram significativamente maiores que a inclinação do controle (P<0,001), enquanto que após 94 dias, somente a inclinação da curva do mGH foi maior que a do controle (P<0,005). A porcentagem de aumento de peso nos animais tratados com o gene do mGH, após 94 dias, foi de 34,3%, enquanto que o comprimento nariz-cauda e o comprimento do fêmur, dois parâmetros que medem diretamente o crescimento longitudinal, foram de 9,5% e 26%, respectivamente, quando comparados aos valores iniciais. A interrupção do crescimento progressivo do grupo tratado com hGH não foi inesperada, considerando a óbvia reação imunogênica dos animais imunocompetentes contra o GH humano e não contra o de camundongo (título do anticorpo anti-hGH 1:100 a 1:3200). A inclinação altamente positiva do grupo controle, já observada em camundongos lit/lit mas não em lit/scid, é provavelmente devida ao ganho de peso natural desta linhagem, não suportada, contudo, por um proporcional crescimento longitudinal. Níveis circulatórios de mGH da ordem de 4 ng/mL foram detectados após 15 dias para o grupo tratado com o mGH, enquanto o grupo controle apresentou níveis em torno de 0,7 ng mGH/mL (P<0,001). Níveis circulatórios de mIGF-I foram também determinados nos dias 15, 45 e 94 nos animais tratados com mGH, sempre mostrando valores 1,5 - 3,0 vezes maiores que o grupo controle, e valores 1,2-1,6 vezes maiores que o grupo tratado com hGH. Este modelo de tratamento homólogo pode ser considerado uma primeira abordagem e um importante suporte para futuros ensaios pré-clínicos baseados na administração de DNA plasmidial para o tratamento da deficiência de GH humano. / Sustained levels of circulating human growth hormone (hGH) and highly significant weight increases, also found comparable to repeated hormone injections, were observed in previous works, after electrotransfer of naked plasmid DNA into the muscle of immunodeficient dwarf mice (lit/scid). In the present work an homologous animal model for GH gene therapy was studied by cloning the genomic sequence of mouse GH-DNA (mGH-gDNA), which substituted hGH-gDNA in the plasmid that had been used in immunodeficient dwarf mice, now named UBI-mGH-gDNA and used in immunocompetent dwarf mice (lit/lit). An in vitro test was first carried out by transfecting HEK 293 human cells with this plasmid and obtaining an expression of 3.0 &mu;g mGH/106 cells/day, against 3.7 &mu;g /106 cells/day obtained with UBI-hGH-gDNA. The same two plasmids DNA (50 &mu;g/mouse) were then injected into the quadriceps muscle of lit/lit, followed by electroporation, carrying out a 94-day assay. While after 15 days the slopes of the weight variation curves related to mGH, hGH and saline were 0.130, 0.112 and 0.027 g/mouse/day respectively, after 94 days the corresponding slopes were 0.041, 0.028 and 0.033 g/mouse/day. Statistical tests showed that after 15 days the slopes of both GH curves were significantly higher than the control (P<0.001), while after 94 days only the slope of the mGH curve was significantly higher than the control (P<0.005). Weight increase for mGH-treated mice, after 94 days, was 34.3%, while nose-to-tail and femur length, both directly measuring longitudinal growth, increased 9.5% and 26.0%, respectively, when compared to the initial values. The progressive growth arrest of the hGH-treated mice was not unexpected, considering the obvious immunogenic reaction of the immunocompetent animals against human and not against mouse GH ( anti-hGH antibody title 1:100 to 1:3200). The highly positive slope of the control group, already observed in lit/lit but never in lit/scid, is probably due to the natural weight gain of this strain, not supported, however, by a proportional longitudinal growth. mGH circulating levels of the order of 4 ng/mL were detected after 15 days for mGH-treated mice, while the control presented levels around 0.7 ng mGH/mL (P<0.001). Mouse IGF-I serum levels were also determined on day 15, 45 and 94 in mGH-treated mice, always showing 1.5-3.0 fold higher values than the control and 1.2-1.6 fold higher values than hGH-treated mice. This homologous treatment model can be considered a first approach and an important support to the preclinical testing of naked DNA administration for the treatment of human GH deficiency.

As distrofias musculares (DM) se caracterizam por degeneração progressiva e irreversível da musculatura esquelética. Dentre estas, a Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), constitui doença letal ligada ao cromossomo X, caracterizada pela ausência de distrofina na membrana das fibras musculares, afetando um em cada 3.000 meninos nascidos vivos, sendo que a maioria será confinada à cadeira de rodas a partir dos 6 anos de idade e com sobrevida, sem cuidados especiais, em torno dos 25. Apesar do uso de técnicas modernas de diagnóstico, ainda não existe tratamento eficaz para essas doenças. Alguns trabalhos das décadas de 70 e 80 sugeriram que a inibição do hormônio do crescimento (GH) poderia retardar a evolução do processo distrófico de pacientes com DMD. Entretanto, como essas observações não foram comprovadas cientificamente até a presente data, neste trabalho estudamos os efeitos do excesso e da inibição do GH na evolução do quadro distrófico em modelo murino de distrofia muscular: i) administrou-se GH (10&#956;g/ camundongo/dia, i.p., por 10 dias) em camundongos: a) distróficos dy/dy (B6.Wk-Lama2dy-2J/J) com fenótipo, resultando na aceleração dos sintomas da doença, traduzida pela piora das performances de 17% no teste de deambulação (TD), 64% no teste de sustentação (TS), 28% no teste da esteira (TE) e 55% no teste de força máxima (TFM), em relação aos distróficos que não tomaram GH; apenas no teste de resistência à inclinação (TRI) não houve diferença significativa; entretanto, cortes histológicos do músculo gastrocnêmico desses camundongos, não mostraram alterações significativas em relação aos distróficos que não tomaram a droga; quanto aos marcadores de degeneração e regeneração (MDR) na musculatura desses animais, o GH não alterou os níveis de Pax7, MyoD, Laminina e Desmina, mas aumentou de 90% os níveis de TGF&#946;-1, uma citocina inflamatória que induz fibrose; b) já nos camundongos normais, o GH, ao contrário dos resultados acima, aumentou as performances de 13% no TD e de 28% TS, e ligeiramente, de forma não significativa, em outros dois testes; cortes histológicos revelaram que o GH aumentou de 16,5% a área de secção transversal dos músculos desses animais, o que poderia explicar os resultados descritos acima; já os níveis dos MDR, incluindo o de TGF&#946;-1, estavam semelhantes aos dos animais controles; ii) desenvolveu-se um novo modelo experimental resultante de cruzamentos de camundongos geneticamente deficientes em GH (Ghrhrlit) com os distróficos dy/dy (B6.Wk-Lama2dy-2J/J), mostrando um retardo na evolução da doença: as performances dos anões distróficos em relação aos anões normais foram melhores que aquelas dos distróficos em relação aos animais normais, ou sejam, 14% maior TD, 71% maior no TS, 18% maior no TE, 5,5% maior no TRI e 102% maior no TFM; cortes histológicos mostraram que a área do interstício nos músculos dos anões distróficos foi 29% menor que a dos distróficos não anões; os níveis de TGF&#946;-1 nestes animais, foram os únicos entre aqueles dos MDR estudados, que encontravam-se diminuidos de 36% em relação àqueles dos distróficos não anões; iii) a inibição da liberação do GH pela octreatida, análogo da somatostatina, mostrou também uma relativa melhora ou uma estabilização na evolução do quadro distrófico, traduzido pelo aumento, após 60 dias de tratamento, das performances nos testes funcionais da musculatura em relação àquelas dos animais distróficos sem tratamento: foi 12% maior no TD enquanto os distróficos controles diminuíram em 14%; foi 27% maior no teste de Rota Rod, enquanto os distróficos controles diminuíram em 32%; mantiveram a mesma performance no TE, enquanto os distróficos controles pioraram em 23%, e foram 29% maiores no TS, e 43% no teste de força de preensão, enquanto os distróficos controles não melhoram as suas performances nestes testes. Esses resultados sugerem um efeito patológico do GH na musculatura distrófica, com seu excesso levando a uma piora da doença, possivelmente através do aumento dos níveis de TGF&#946;-1. A diminuição do GH, consequentemente, poderia levar a um retardo da evolução da doença. Estes estudos experimentais abrem perspectivas bastante promissoras para se testar inibição dos efeitos do GH na evolução das doenças distróficas humanas. / Muscular dystrophies (DM) are characterized by progressive and irrevertible degeneration of the skeleton muscles. Among them, Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) consitutes lethal disease linked to chromossome X, distinguished by the absence of dystrophyn in the muscular fibers membrane, affecting one in each 3,000 boys born alive, who, most of them, will be confined to wheel chairs since the age of 6 and with life expectance, without special care, of 25 years. Despite modern diagnosis techniques, there is not an efficient treatment for these diseases. Some works from the 1970´s and 1980´s suggested that the inhibition of the growth hormone (GH) could retard the dystrophy process evolution in DMD patients. Nevertheless since this observation has not been proven scientifically, in the present work, the GH excess and inhibition effects on a murino model of muscular dystrophy, were studied: i) GH (10&#956;g/mouse/day, i.p., for 10 days) was given to mice: a) dystrophic dy/dy (B6.Wk-Lama2dy-2J/J), with phenotype , resulting in the acceleration of the disease symptoms, confirmed by the performance worsening by 17% in the deambulation test (DT), 64% in the sustaining test (S), 28% in the mat test and 55% in the maximum strength test (MST), in relation to dystrophic mice which had not taken GH; only in the inclination resistance test (IRT) there was no significant difference; however, histological cuts of the gastrocnemius muscle of these mice did not show significant alterations, comparing to dystrophic mice which had not taken the drug: as to degeneration and regeneration markers (DRM) in these animals muscles, the GH did not alter Pax7, MyoD. Laminin and Desmin levels, although it increased by 90% the TGF&#946;-1 levels, an inflammatory cytokine, that induces fibrosis b) in normal mice, the GH, opposite to the results above, increased the performances by 13% in the DT and by 28% in the ST, and slightly, not significantly, in other two tests; histological cuts revealed that the GH increased by 16.5% the transversal section area of these animals muscles, what could explain the results described above; as to the MDR levels, including those of the TGF&#946;-1, they were similar to the control animals; ii) a new experimental model, resulting from the crossing of GH genetically deficient mice (Ghrthlit) with dystrophic dy/dy (B6.Wk-Lama2dy-2J/J), showing retardation in the disease evolution; the performances of the dystrophic dwarfs, compared to the normal dwarfs, were better than those of the dystrophic compared to normal animals, namely, 14% larger DT, 71% superior in the ST, 18% larger in the MT, 5.5% larger in the IRT and 102% superior in the MST; histological cuts showed that the interstice area in the dystrophic dwarfs muscles was 29% smaller than that of non-dwarfs dystrophic; the TGF&#946;-1 levels in these animals were the only MDR studied, which were found to be diminished by 36%, compared to those of the non-dwarfs dystrophic; the GH release inhibition by octreotide, somatostatin analogous, also showed a relative improvement or stabilization in the dystrophy evolution, demonstrated by the increase, ater 60 days treatment, of the performances in the muscle functional tests, compared to those of the dystrophic animals, without treatment: it was 12% larger in the DT, while the control dystrophic animals worsened by 32%; they maintained the same performance in the ST, and 43% in the seizing strength test, while the control dystrophic did not improve their performances in these tests. These results suggest a GH pathologic effect, possibly through the TGF&#946;-1 levels increase. The GH diminishing, consequently, could lead to the retardation in the disease evolution. These experimental studies open promissing perspectives to test the GH effects inhibition in human dystrophic diseases evolution.

Queratinócitos são células bastante atrativas para a transferência gênica ex vivo e liberação sistêmica, uma vez que as proteínas secretadas por estas células podem atingir a circulação via um mecanismo similar ao processo natural. No presente trabalho, queratinócitos transduzidos mediante um vetor retroviral com o gene do hormônio de crescimento de camundongo (mGH) foram submetidos a um tratamento de aderência ao colágeno e à análise clonal, com o intuito de enriquecer esta população de queratinócitos em células-tronco. O principal resultado foi um aumento da viabilidade celular in vitro dos queratinócitos tratados, que poderá se refletir num aumento da durabilidade da secreção do hormônio in vivo, quando realizado o implante de culturas organotípicas em camundongos anões imunodeficientes (lit/scid). Foi também utilizado um modelo de terapia gênica in vivo, baseado na eletrotransferência de DNA plasmidial (naked DNA), contendo o gene do hormônio de crescimento humano (hGH), no músculo quadríceps de camundongos anões (lit/lit) e anões imunodeficientes (lit/scid). Foram padronizadas as condições de eletroporação em 8 pulsos de 50 V e 20 ms com 0,5 s de intervalo, utilizando um plasmídeo com o promotor da ubiquitina C e a sequência genômica do hGH. A administração de uma dose única de 50 g do plasmídeo pUC-UBI-hGH em camundongos lit/scid, seguida de eletroporação, propiciou pela primeira vez na literatura obtenção de níveis sustentáveis na circulação de 1,5-3,0 ng hGH/ml, durante 60 dias. Esses animais tratados com DNA apresentaram um aumento de peso altamente significativo (P<0,001) de 33,1%, comparado a uma perda de peso, não significativa, no grupo controle (camundongos injetados com salina + eletroporação). Os músculos quadríceps dos animais tratados apresentaram um aumento de 48%, quando comparados aos dos animais do grupo controle (P<0,001). Outro estudo de eletrotransferência foi realizado comparando a utilização da sequência genômica do hGH (gDNA) com a complementar (cDNA), em plasmídeos sob o controle do promotor de citomegalovírus (CMV). Foi observado que o cDNA do hGH foi expresso de maneira mais eficiente na circulação de camundongos lit/scid, por um período de 21 dias. Foram também construídos vetores lentivirais com os genes do hGH (cDNA e gDNA) e do mGH (cDNA), que serão utilizados num próximo estudo, tanto para a transdução de queratinócitos, como para a eletrotransferência in vivo. Vetores lentivirais serão de fato necessários para futuros estudos devido a sua reduzida toxicidade em comparação com os retrovirais. Os resultados deste trabalho, assim como as perspectivas de estudo abertas, têm como meta estabelecer condições para que a terapia gênica seja num futuro próximo uma alternativa viável e segura para o tratamento da deficiência de GH e de outras doenças sistêmicas. / Keratinocytes are very attractive cells for ex vivo gene transfer and systemic delivery, since proteins secreted by these cells may reach the circulation via a mechanism which mimics the natural process. In this study, retrovirally transduced keratinocytes with the mouse growth hormone (mGH) gene underwent a treatment for adhesion to collagen and clonal analysis, in order to enrich in stem cells the keratinocyte population. The main result was an in vitro increase of cell viability for treated keratinocytes, which should result in an increase of the in vivo sustainability of hormone secretion, when implanting organotypic cultures onto immunodeficient dwarf (lit/scid) mice. A model for in vivo gene therapy based on the electrotransfer of human growth hormone (hGH)-coding naked DNA in the exposed quadriceps muscle of dwarf (lit/lit) and immunodeficient dwarf (lit/scid) mice was also utilized. Electroporation conditions were optimized, setting up eight 50-V pulses of 20 ms at a 0.5 s interval, using a plasmid containing the ubiquitin C promoter and the genomic hGH sequence. Administration of a single dose of 50 g of this plasmid led, for the first time in the literature, to sustained levels of circulating hGH of the order of 1.5-3 ng/ml, up to 60 days. The DNA-treated animals presented a highly significant weight gain (P<0.001) of 33.1%, compared to a non-significant weight loss of 4.2% for the control group (saline injected mice + electroporation). The injected quadriceps muscles of the DNA-treated mice showed a 48% weight increase, when compared to the control group (P<0.001). Another electrotransfer study was carried out comparing the use of the genomic hGH sequence (gDNA) with the complementary sequence (cDNA), cloned under the control of the cytomegalovirus (CMV) promoter. It was observed that hGH was more efficiently expressed in the circulation of lit/scid mice, for 21 days, when injecting cDNA. Lentiviral vectors containing the hGH (cDNA and gDNA) and the mGH (cDNA) genes were also constructed and will be used in a next study, both for the transduction of keratinocytes or for in vivo electrotransfer. Lentiviral vectors will in fact be necessary for future studies, considering their reduced toxicity when compared to retroviral vectors. The results of this work, as well as opening perspectives of new studies, will establish in the near future conditions for gene therapy as a feasible and safe option for the treatment of GH deficiency and other systemic diseases.

Queratinócitos são um veículo bastante atrativo para a transferência gênica ex vivo e liberação sistêmica uma vez que as proteínas secretadas por estas células podem atingir a circulação via um mecanismo similar ao processo natural. Um eficiente vetor retroviral (LXSN) contendo o gene do hormônio de crescimento de camundongo (mGH) foi utilizado para transduzir queratinócitos humanos primários. Os queratinócitos transduzidos apresentaram um nível de secreção in vitro alto e estável atingindo até 11 g mGH/106 células/dia. Os epitélios formados por estes queratinócitos geneticamente modificados apresentaram, porém, uma queda na taxa de secreção > 80 % quando foram retirados da placa de cultura utilizando um procedimento clássico. A substituição desta metodologia clássica por uma cultura organotípica resolveu completamente este problema. Camundongos anões imunodeficientes (lit/scid) implantados com estes enxertos organotípicos foram acompanhados durante 4 meses, e apresentaram um aumento de peso significativo (P<0,05) nos primeiros 40 dias. Níveis circulatórios de mGH atingiram um pico de 21 ng/mL 1 h após o implante, mas estes níveis rapidamente atingiram níveis basais (~2 ng/mL). Os queratinócitos humanos primários apresentaram portanto altos níveis de expressão in vitro e os maiores níveis circulatórios, porém por um breve período de tempo, reportados até o momento para GH neste tipo de células. Em conjunto com resultados que mostraram uma recuperação considerável da eficiência de secreção de mGH em cultura por enxertos organotípicos retirados dos animais, foram discutidos os fatores que ainda impedem a utilização clínica deste modelo promissor de terapia gênica cutânea. / Keratinocytes are a very attractive vehicle for ex vivo gene transfer and systemic delivery, since proteins secreted by these cells may reach the circulation via a mechanism which mimics the natural process. An efficient retroviral vector (LXSN) encoding the mouse growth hormone gene (mGH) was used to transduce primary human keratinocytes. Organotypic raft cultures were prepared with these genetically modified keratinocytes and were grafted onto immunodeficient dwarf mice (lit/scid). Transduced keratinocytes presented a high and stable in vitro secretion level of up to 11 g mGH/106cells/day. Conventional epidermal sheets made with these genetically modified keratinocytes, however, showed a drop in secretion rates of > 80% simply due to detachment of the epithelium from its substratum. Substitution of conventional grafting methodologies with organotypic raft cultures completely overcame this problem. The stable long-term grafting of such cultures onto immunodeficient dwarf (lit/scid) mice could be followed for more than 4 months, and a significant weight increase (P<0.05) over the control group was observed in the first 40 days. Circulating mGH levels revealed a peak of 21 ng/mL just 1h after grafting, but unfortunately these levels rapidly fell to baseline values (~ 2 ng/mL). mGH-secreting primary human keratinocytes presented the highest in vitro expression and peak circulatory levels reported to date for a form of GH with this type of cells. Together with data showing that excised implants can recover in culture a remarkable fraction of their original in vitro mGH secretion efficiency, the factors that might still hamper the success of this promising model of cutaneous gene therapy are discussed. SUMÁRIO

O craniofaringioma (CF) é o tumor das regiões selar e supra-selar mais comum na infância, que cursa com deficiências hipofisárias, principalmente do hormônio de crescimento (GH). As crianças afetadas apresentam redução da velocidade de crescimento (VC) e baixa estatura, mas após a ressecção do tumor, há relatos de pacientes com crescimento normal ou até aumentado mesmo deficientes em GH (DGH). Os mecanismos deste evento não são claros, mas há associações com o ganho de peso. Recentemente foram descritas relações diretas entre a leptina, o GH e o índice de massa corpórea (IMC). Com os objetivos de estabelecer correlações entre a leptina e a velocidade de crescimento (VC) e com o IMC, de correlacionar a leptina e o IGF-I com GH, e de verificar se o GH exógeno modifica o perfil de leptina nos portadores de CF e DGH, foram estudados 15 pacientes portadores de CF, sendo sete meninos e oito meninas, menores de 18 anos, deficientes em GH e impúberes. Os pacientes foram divididos em dois grupos (1 e 2) quanto à reposição com GH em tratados e não-tratados, respectivamente, e foram avaliados quanto a VC, IMC, leptinemia, insulinemia, lipidograma e IGF-I nos dois primeiros anos após a primeira cirurgia. Foi estabelecida correlação entre o IMC e a leptinemia e, para os pacientes do grupo 2, foram estabelecidas correlações entre a VC e o IGF-I, a insulinemia, o índice HOMA e a leptinemia. Após a primeira neurocirurgia, 13 pacientes cursaram com hipocortisolismo, 11 com diabetes insipidus definitivo, 12 com hipotiroidismo e todos com deficiência de GH. As medianas dos valores de Z-escore das velocidades de crescimento (Z-VC) no primeiro e segundo anos, respectivamente ,foram: no grupo 1, 0,61 e -1,86; e no grupo 2, 0,85 e 0,94. Os valores do Z-IMC final do grupo 1 variaram de -0,24 a 2,74, e no grupo 2, de -0,12 a 2,88. Não houve correlação entre o Z-IMC e o Z-VC. Os pacientes apresentaram hiperleptinemia (MZ-leptina = 10,58 e DP = 14,08), com correlação positiva entre os valores de leptina e o Z-IMC final (P = 0,0095). Não houve correlação entre os valores da leptina e o Z-VC. A correlação entre a insulina e o Z-IMC foi significante apenas no grupo 1 (P = 0,001). A insulina não se correlacionou com a VC no grupo 2. A correlação entre o IGF-I e a VC foi positiva apenas no primeiro ano (P = 0,007). Não houve diferença estatisticamente significante entre a leptina e o IGF-I, nos pacientes do grupo 2. Concluímos que houve correlação positiva entre os valores de leptina e o IMC nos pacientes portadores de CF e DGH; não houve correlação entre a leptina e a VC; não houve correlação positiva entre o IGF I e a leptina dos pacientes com CF e DGH não-tratados com hGH e não houve diferença estatística dos valores de leptina entre os grupos tratados e não-tratados. / Craniopharyngioma (CF) is a tumor of the sellar and suprasellar regions, more commonly found in children, its course being associated with hypophyseal hormones deficiency, especially growth hormone (GHD). Affected children have reduced growth rates (GR) and short stature. However, after tumor resection, patients have been reported to exhibit normal or increased growth rates, even in the presence of GH deficiency. The underlying mechanisms to this phenomenon are not clear, yet they are known to be associated with weight gain. Recently, a direct relation between leptin, GH and the body mass index (BMI) has been reported. With the objective of establishing correlations between leptin, growth rate (GR) and BMI; correlate leptin and IGF-I with GH, and verify if exogenous GH modifies the leptin profile in patients with CF and GHD, 15 GH-deficient and impuberal patients with CF, 7 boys and 8 girls, under the age of 18, were studied. According to the use of GH replacement therapy, patients were divided into 2 groups (1 and 2), respectively treated and non treated, and were evaluated for GR and BMI, leptinemia, insulinemia, lipidogram and IGF-I during the first 2 years after the first surgery. Correlation was established between BMI and leptinemia and, for the patients in group 2, correlations were established between GR and IGF-I, insulinemia, the HOMA index and leptinemia. After the first neurosurgery, 13 patients evolved with hypocortisolism, 11 with established diabetes insipidus, 12 with hypothyroidism and all patients were GH-deficient. Mean growth rate Z-score values (Z-GR) in the 1st and 2nd year, respectively, were: group 1: 0.61 and 1.86 and group 2: 0.85 and 0.94. Final Z-BMI values ranged from -0.24 to 2.74 for group 1 and from -0.12 to 2.88 for group 2. There was no correlation between Z-BMI and Z-GR. The patients showed hyperleptinemia (MZ-leptin = 10.58; SD = 14.08), with positive correlation between leptin values and the final Z-BMI (P=0.0095). There was no correlation between leptin values and Z-GR. The correlation between insulin and Z-BMI was only significant in group 1 (P = 0.001). Insulin did not correlate with GR in group 2. The correlation between IGF-I and GR was only positive in the 1st year (P = 0.007). There was t correlation between leptin and the IGF I in group 2. We conclude that there was a positive correlation between leptin values and the IMC in patients with CF and DGH; there was no correlation between leptin and GR; there was no positive correlation between IGF I and leptin in patients with CF and GHD not treated with hGH, and there was no statistical difference in leptin values between treated and non-treated groups.

O craniofaringioma (CF) é o tumor das regiões selar e supra-selar mais comum na infância, que cursa com deficiências hipofisárias, principalmente do hormônio de crescimento (GH). As crianças afetadas apresentam redução da velocidade de crescimento (VC) e baixa estatura, mas após a ressecção do tumor, há relatos de pacientes com crescimento normal ou até aumentado mesmo deficientes em GH (DGH). Os mecanismos deste evento não são claros, mas há associações com o ganho de peso. Recentemente foram descritas relações diretas entre a leptina, o GH e o índice de massa corpórea (IMC). Com os objetivos de estabelecer correlações entre a leptina e a velocidade de crescimento (VC) e com o IMC, de correlacionar a leptina e o IGF-I com GH, e de verificar se o GH exógeno modifica o perfil de leptina nos portadores de CF e DGH, foram estudados 15 pacientes portadores de CF, sendo sete meninos e oito meninas, menores de 18 anos, deficientes em GH e impúberes. Os pacientes foram divididos em dois grupos (1 e 2) quanto à reposição com GH em tratados e não-tratados, respectivamente, e foram avaliados quanto a VC, IMC, leptinemia, insulinemia, lipidograma e IGF-I nos dois primeiros anos após a primeira cirurgia. Foi estabelecida correlação entre o IMC e a leptinemia e, para os pacientes do grupo 2, foram estabelecidas correlações entre a VC e o IGF-I, a insulinemia, o índice HOMA e a leptinemia. Após a primeira neurocirurgia, 13 pacientes cursaram com hipocortisolismo, 11 com diabetes insipidus definitivo, 12 com hipotiroidismo e todos com deficiência de GH. As medianas dos valores de Z-escore das velocidades de crescimento (Z-VC) no primeiro e segundo anos, respectivamente ,foram: no grupo 1, 0,61 e -1,86; e no grupo 2, 0,85 e 0,94. Os valores do Z-IMC final do grupo 1 variaram de -0,24 a 2,74, e no grupo 2, de -0,12 a 2,88. Não houve correlação entre o Z-IMC e o Z-VC. Os pacientes apresentaram hiperleptinemia (MZ-leptina = 10,58 e DP = 14,08), com correlação positiva entre os valores de leptina e o Z-IMC final (P = 0,0095). Não houve correlação entre os valores da leptina e o Z-VC. A correlação entre a insulina e o Z-IMC foi significante apenas no grupo 1 (P = 0,001). A insulina não se correlacionou com a VC no grupo 2. A correlação entre o IGF-I e a VC foi positiva apenas no primeiro ano (P = 0,007). Não houve diferença estatisticamente significante entre a leptina e o IGF-I, nos pacientes do grupo 2. Concluímos que houve correlação positiva entre os valores de leptina e o IMC nos pacientes portadores de CF e DGH; não houve correlação entre a leptina e a VC; não houve correlação positiva entre o IGF I e a leptina dos pacientes com CF e DGH não-tratados com hGH e não houve diferença estatística dos valores de leptina entre os grupos tratados e não-tratados. / Craniopharyngioma (CF) is a tumor of the sellar and suprasellar regions, more commonly found in children, its course being associated with hypophyseal hormones deficiency, especially growth hormone (GHD). Affected children have reduced growth rates (GR) and short stature. However, after tumor resection, patients have been reported to exhibit normal or increased growth rates, even in the presence of GH deficiency. The underlying mechanisms to this phenomenon are not clear, yet they are known to be associated with weight gain. Recently, a direct relation between leptin, GH and the body mass index (BMI) has been reported. With the objective of establishing correlations between leptin, growth rate (GR) and BMI; correlate leptin and IGF-I with GH, and verify if exogenous GH modifies the leptin profile in patients with CF and GHD, 15 GH-deficient and impuberal patients with CF, 7 boys and 8 girls, under the age of 18, were studied. According to the use of GH replacement therapy, patients were divided into 2 groups (1 and 2), respectively treated and non treated, and were evaluated for GR and BMI, leptinemia, insulinemia, lipidogram and IGF-I during the first 2 years after the first surgery. Correlation was established between BMI and leptinemia and, for the patients in group 2, correlations were established between GR and IGF-I, insulinemia, the HOMA index and leptinemia. After the first neurosurgery, 13 patients evolved with hypocortisolism, 11 with established diabetes insipidus, 12 with hypothyroidism and all patients were GH-deficient. Mean growth rate Z-score values (Z-GR) in the 1st and 2nd year, respectively, were: group 1: 0.61 and 1.86 and group 2: 0.85 and 0.94. Final Z-BMI values ranged from -0.24 to 2.74 for group 1 and from -0.12 to 2.88 for group 2. There was no correlation between Z-BMI and Z-GR. The patients showed hyperleptinemia (MZ-leptin = 10.58; SD = 14.08), with positive correlation between leptin values and the final Z-BMI (P=0.0095). There was no correlation between leptin values and Z-GR. The correlation between insulin and Z-BMI was only significant in group 1 (P = 0.001). Insulin did not correlate with GR in group 2. The correlation between IGF-I and GR was only positive in the 1st year (P = 0.007). There was t correlation between leptin and the IGF I in group 2. We conclude that there was a positive correlation between leptin values and the IMC in patients with CF and DGH; there was no correlation between leptin and GR; there was no positive correlation between IGF I and leptin in patients with CF and GHD not treated with hGH, and there was no statistical difference in leptin values between treated and non-treated groups.

Queratinócitos são células bastante atrativas para a transferência gênica ex vivo e liberação sistêmica, uma vez que as proteínas secretadas por estas células podem atingir a circulação via um mecanismo similar ao processo natural. No presente trabalho, queratinócitos transduzidos mediante um vetor retroviral com o gene do hormônio de crescimento de camundongo (mGH) foram submetidos a um tratamento de aderência ao colágeno e à análise clonal, com o intuito de enriquecer esta população de queratinócitos em células-tronco. O principal resultado foi um aumento da viabilidade celular in vitro dos queratinócitos tratados, que poderá se refletir num aumento da durabilidade da secreção do hormônio in vivo, quando realizado o implante de culturas organotípicas em camundongos anões imunodeficientes (lit/scid). Foi também utilizado um modelo de terapia gênica in vivo, baseado na eletrotransferência de DNA plasmidial (naked DNA), contendo o gene do hormônio de crescimento humano (hGH), no músculo quadríceps de camundongos anões (lit/lit) e anões imunodeficientes (lit/scid). Foram padronizadas as condições de eletroporação em 8 pulsos de 50 V e 20 ms com 0,5 s de intervalo, utilizando um plasmídeo com o promotor da ubiquitina C e a sequência genômica do hGH. A administração de uma dose única de 50 g do plasmídeo pUC-UBI-hGH em camundongos lit/scid, seguida de eletroporação, propiciou pela primeira vez na literatura obtenção de níveis sustentáveis na circulação de 1,5-3,0 ng hGH/ml, durante 60 dias. Esses animais tratados com DNA apresentaram um aumento de peso altamente significativo (P<0,001) de 33,1%, comparado a uma perda de peso, não significativa, no grupo controle (camundongos injetados com salina + eletroporação). Os músculos quadríceps dos animais tratados apresentaram um aumento de 48%, quando comparados aos dos animais do grupo controle (P<0,001). Outro estudo de eletrotransferência foi realizado comparando a utilização da sequência genômica do hGH (gDNA) com a complementar (cDNA), em plasmídeos sob o controle do promotor de citomegalovírus (CMV). Foi observado que o cDNA do hGH foi expresso de maneira mais eficiente na circulação de camundongos lit/scid, por um período de 21 dias. Foram também construídos vetores lentivirais com os genes do hGH (cDNA e gDNA) e do mGH (cDNA), que serão utilizados num próximo estudo, tanto para a transdução de queratinócitos, como para a eletrotransferência in vivo. Vetores lentivirais serão de fato necessários para futuros estudos devido a sua reduzida toxicidade em comparação com os retrovirais. Os resultados deste trabalho, assim como as perspectivas de estudo abertas, têm como meta estabelecer condições para que a terapia gênica seja num futuro próximo uma alternativa viável e segura para o tratamento da deficiência de GH e de outras doenças sistêmicas. / Keratinocytes are very attractive cells for ex vivo gene transfer and systemic delivery, since proteins secreted by these cells may reach the circulation via a mechanism which mimics the natural process. In this study, retrovirally transduced keratinocytes with the mouse growth hormone (mGH) gene underwent a treatment for adhesion to collagen and clonal analysis, in order to enrich in stem cells the keratinocyte population. The main result was an in vitro increase of cell viability for treated keratinocytes, which should result in an increase of the in vivo sustainability of hormone secretion, when implanting organotypic cultures onto immunodeficient dwarf (lit/scid) mice. A model for in vivo gene therapy based on the electrotransfer of human growth hormone (hGH)-coding naked DNA in the exposed quadriceps muscle of dwarf (lit/lit) and immunodeficient dwarf (lit/scid) mice was also utilized. Electroporation conditions were optimized, setting up eight 50-V pulses of 20 ms at a 0.5 s interval, using a plasmid containing the ubiquitin C promoter and the genomic hGH sequence. Administration of a single dose of 50 g of this plasmid led, for the first time in the literature, to sustained levels of circulating hGH of the order of 1.5-3 ng/ml, up to 60 days. The DNA-treated animals presented a highly significant weight gain (P<0.001) of 33.1%, compared to a non-significant weight loss of 4.2% for the control group (saline injected mice + electroporation). The injected quadriceps muscles of the DNA-treated mice showed a 48% weight increase, when compared to the control group (P<0.001). Another electrotransfer study was carried out comparing the use of the genomic hGH sequence (gDNA) with the complementary sequence (cDNA), cloned under the control of the cytomegalovirus (CMV) promoter. It was observed that hGH was more efficiently expressed in the circulation of lit/scid mice, for 21 days, when injecting cDNA. Lentiviral vectors containing the hGH (cDNA and gDNA) and the mGH (cDNA) genes were also constructed and will be used in a next study, both for the transduction of keratinocytes or for in vivo electrotransfer. Lentiviral vectors will in fact be necessary for future studies, considering their reduced toxicity when compared to retroviral vectors. The results of this work, as well as opening perspectives of new studies, will establish in the near future conditions for gene therapy as a feasible and safe option for the treatment of GH deficiency and other systemic diseases.

Níveis sustentáveis de hormônio de crescimento humano (hGH) circulante e aumento de peso altamente significativo, avaliados também em comparação a repetidas injeções de hormônio, foram observados em trabalhos anteriores, baseados na eletrotransferência de DNA plasmidial no músculo de camundongos anões imunodeficientes (lit/scid). No presente trabalho, um modelo animal homólogo de terapia gênica para GH foi estudado mediante clonagem da sequência genômica do DNA de GH de camundongo (mGH-gDNA), a qual substituiu o hGH-gDNA no vetor que havia sido utilizado em camundongos anões imunodeficientes. O novo vetor, agora nomeado UBI-mGH-gDNA, foi utilizado em camundongos anões imunocompetentes (lit/lit). Foi primeiramente realizado um teste in vitro, transfectando-se células humanas HEK 293 com este plasmídeo e obtendo-se uma expressão de 3,0 &mu;g mGH/106 células/dia, contra 3,7 &mu;g mGH/106 células/dia, para o UBI-hGH-gDNA. Estes dois plasmídeos foram então injetados (50 &mu;g/animal) no músculo quadríceps de camundongos, seguido de eletroporação, realizando um ensaio de 94 dias. Enquanto após 15 dias, as inclinações das curvas de variação de peso relacionadas ao mGH, hGH e salina foram 0,130, 0,112 e 0,027 g/camundongo/dia, respectivamente, após 94 dias, as inclinações correspondentes foram 0,041, 0,028 e 0,033 g/camundongo/dia. As análises estatísticas mostraram que após 15 dias, as inclinações das duas curvas com o GH foram significativamente maiores que a inclinação do controle (P<0,001), enquanto que após 94 dias, somente a inclinação da curva do mGH foi maior que a do controle (P<0,005). A porcentagem de aumento de peso nos animais tratados com o gene do mGH, após 94 dias, foi de 34,3%, enquanto que o comprimento nariz-cauda e o comprimento do fêmur, dois parâmetros que medem diretamente o crescimento longitudinal, foram de 9,5% e 26%, respectivamente, quando comparados aos valores iniciais. A interrupção do crescimento progressivo do grupo tratado com hGH não foi inesperada, considerando a óbvia reação imunogênica dos animais imunocompetentes contra o GH humano e não contra o de camundongo (título do anticorpo anti-hGH 1:100 a 1:3200). A inclinação altamente positiva do grupo controle, já observada em camundongos lit/lit mas não em lit/scid, é provavelmente devida ao ganho de peso natural desta linhagem, não suportada, contudo, por um proporcional crescimento longitudinal. Níveis circulatórios de mGH da ordem de 4 ng/mL foram detectados após 15 dias para o grupo tratado com o mGH, enquanto o grupo controle apresentou níveis em torno de 0,7 ng mGH/mL (P<0,001). Níveis circulatórios de mIGF-I foram também determinados nos dias 15, 45 e 94 nos animais tratados com mGH, sempre mostrando valores 1,5 - 3,0 vezes maiores que o grupo controle, e valores 1,2-1,6 vezes maiores que o grupo tratado com hGH. Este modelo de tratamento homólogo pode ser considerado uma primeira abordagem e um importante suporte para futuros ensaios pré-clínicos baseados na administração de DNA plasmidial para o tratamento da deficiência de GH humano. / Sustained levels of circulating human growth hormone (hGH) and highly significant weight increases, also found comparable to repeated hormone injections, were observed in previous works, after electrotransfer of naked plasmid DNA into the muscle of immunodeficient dwarf mice (lit/scid). In the present work an homologous animal model for GH gene therapy was studied by cloning the genomic sequence of mouse GH-DNA (mGH-gDNA), which substituted hGH-gDNA in the plasmid that had been used in immunodeficient dwarf mice, now named UBI-mGH-gDNA and used in immunocompetent dwarf mice (lit/lit). An in vitro test was first carried out by transfecting HEK 293 human cells with this plasmid and obtaining an expression of 3.0 &mu;g mGH/106 cells/day, against 3.7 &mu;g /106 cells/day obtained with UBI-hGH-gDNA. The same two plasmids DNA (50 &mu;g/mouse) were then injected into the quadriceps muscle of lit/lit, followed by electroporation, carrying out a 94-day assay. While after 15 days the slopes of the weight variation curves related to mGH, hGH and saline were 0.130, 0.112 and 0.027 g/mouse/day respectively, after 94 days the corresponding slopes were 0.041, 0.028 and 0.033 g/mouse/day. Statistical tests showed that after 15 days the slopes of both GH curves were significantly higher than the control (P<0.001), while after 94 days only the slope of the mGH curve was significantly higher than the control (P<0.005). Weight increase for mGH-treated mice, after 94 days, was 34.3%, while nose-to-tail and femur length, both directly measuring longitudinal growth, increased 9.5% and 26.0%, respectively, when compared to the initial values. The progressive growth arrest of the hGH-treated mice was not unexpected, considering the obvious immunogenic reaction of the immunocompetent animals against human and not against mouse GH ( anti-hGH antibody title 1:100 to 1:3200). The highly positive slope of the control group, already observed in lit/lit but never in lit/scid, is probably due to the natural weight gain of this strain, not supported, however, by a proportional longitudinal growth. mGH circulating levels of the order of 4 ng/mL were detected after 15 days for mGH-treated mice, while the control presented levels around 0.7 ng mGH/mL (P<0.001). Mouse IGF-I serum levels were also determined on day 15, 45 and 94 in mGH-treated mice, always showing 1.5-3.0 fold higher values than the control and 1.2-1.6 fold higher values than hGH-treated mice. This homologous treatment model can be considered a first approach and an important support to the preclinical testing of naked DNA administration for the treatment of human GH deficiency.

Queratinócitos são um veículo bastante atrativo para a transferência gênica ex vivo e liberação sistêmica uma vez que as proteínas secretadas por estas células podem atingir a circulação via um mecanismo similar ao processo natural. Um eficiente vetor retroviral (LXSN) contendo o gene do hormônio de crescimento de camundongo (mGH) foi utilizado para transduzir queratinócitos humanos primários. Os queratinócitos transduzidos apresentaram um nível de secreção in vitro alto e estável atingindo até 11 g mGH/106 células/dia. Os epitélios formados por estes queratinócitos geneticamente modificados apresentaram, porém, uma queda na taxa de secreção > 80 % quando foram retirados da placa de cultura utilizando um procedimento clássico. A substituição desta metodologia clássica por uma cultura organotípica resolveu completamente este problema. Camundongos anões imunodeficientes (lit/scid) implantados com estes enxertos organotípicos foram acompanhados durante 4 meses, e apresentaram um aumento de peso significativo (P<0,05) nos primeiros 40 dias. Níveis circulatórios de mGH atingiram um pico de 21 ng/mL 1 h após o implante, mas estes níveis rapidamente atingiram níveis basais (~2 ng/mL). Os queratinócitos humanos primários apresentaram portanto altos níveis de expressão in vitro e os maiores níveis circulatórios, porém por um breve período de tempo, reportados até o momento para GH neste tipo de células. Em conjunto com resultados que mostraram uma recuperação considerável da eficiência de secreção de mGH em cultura por enxertos organotípicos retirados dos animais, foram discutidos os fatores que ainda impedem a utilização clínica deste modelo promissor de terapia gênica cutânea. / Keratinocytes are a very attractive vehicle for ex vivo gene transfer and systemic delivery, since proteins secreted by these cells may reach the circulation via a mechanism which mimics the natural process. An efficient retroviral vector (LXSN) encoding the mouse growth hormone gene (mGH) was used to transduce primary human keratinocytes. Organotypic raft cultures were prepared with these genetically modified keratinocytes and were grafted onto immunodeficient dwarf mice (lit/scid). Transduced keratinocytes presented a high and stable in vitro secretion level of up to 11 g mGH/106cells/day. Conventional epidermal sheets made with these genetically modified keratinocytes, however, showed a drop in secretion rates of > 80% simply due to detachment of the epithelium from its substratum. Substitution of conventional grafting methodologies with organotypic raft cultures completely overcame this problem. The stable long-term grafting of such cultures onto immunodeficient dwarf (lit/scid) mice could be followed for more than 4 months, and a significant weight increase (P<0.05) over the control group was observed in the first 40 days. Circulating mGH levels revealed a peak of 21 ng/mL just 1h after grafting, but unfortunately these levels rapidly fell to baseline values (~ 2 ng/mL). mGH-secreting primary human keratinocytes presented the highest in vitro expression and peak circulatory levels reported to date for a form of GH with this type of cells. Together with data showing that excised implants can recover in culture a remarkable fraction of their original in vitro mGH secretion efficiency, the factors that might still hamper the success of this promising model of cutaneous gene therapy are discussed. SUMÁRIO

O exercício físico intermitente tem se mostrado uma modalidade de elevado gasto calórico e, mesmo quando praticado em altas intensidades, pode ser mantido por grandes períodos de tempo. A suplementação com carboidratos tem sido utilizada e estudada como forma de manutenção do desempenho esportivo. O exercício físico intermitente e a suplementação com fontes carboidratadas produzem alterações hormonais condizentes com as alterações orgânicas provenientes da sua prática. O eixo GH/IGF-I é afetado por ambas as intervenções. Objetivou-se estabelecer um protocolo de treinamento intermitente de alta intensidade para ratos e verificar os efeitos da administração de solução de glicose a 10% sobre as concentrações sanguíneas de lactato e glicemia, além de verificar alterações séricas de GH, IGF-I, IGFBP-I e corticosterona relacionadas à prática deste tipo de exercício físico. Foram verificadas também as concentrações musculares (gastrocnêmio e sóleo) e hepáticas de glicogênio, bem como a expressão gênica do IGF-I e do IGF-Ir nestes tecidos. Para tal, quarenta (40) ratos Wistar machos foram separados em 8 grupos (n=5/grupo): TEC (Treinados, exercitados, com suplementação de carboidrato), TES (Treinados, exercitados, sem suplementação de carboidrato), TNC (Treinados, não exercitados, com suplementação de carboidrato), TNS (Treinados, não exercitados, sem suplementação de carboidrato), SEC (Sedentários, exercitados, com suplementação de carboidrato), SES (Sedentários, exercitados, sem suplementação de carboidrato), SNC (Sedentários, não exercitados, com suplementação de carboidrato), SNS (Sedentários, não exercitados, sem suplementação de carboidrato). O protocolo de exercício físico consistiu de um minuto correndo em esteira a 110% da velocidade final do teste máximo e 30 segundos a 40% desta, num total de 60 minutos, sendo o treinamento de noventa (90) dias. Como resultado foi verificado que o exercício físico agudo se mostrou uma forma de aumentar a expressão gênica de IGF-I, já o treinamento fez com que houvesse uma redução nesta expressão. O aumento da IGFBP-I ocorreu somente em ratos treinados, que apresentaram também uma maior expressão gênica de IGF-Ir no músculo gastrocnêmio quando não suplementados. Os animais não exercitados apresentaram níveis séricos de GH superiores aos exercitados. A corticosterona mostrou concentrações mais elevadas em ratos sedentários do que treinados, com ou sem exercício físico agudo. Conclui-se que o exercício físico agudo em ratos pode, em alguns hormônios estudados, produzir resultados divergentes dos esperados, já o treinamento prolongado tende a reverter as concentrações destes. / The intermittent exercise has been shown to be a kind of high caloric expenditure and, even when practiced at high levels, can be maintained for long periods of time. Supplementation with carbohydrate has been used and studied in order to maintain athletic performance. The intermittent exercise and supplementation with carbohydrate sources produce hormonal changes consistent with the organic changes from its practice. The GH/IGF-I axis is deeply affected by both interventions. The objective was to establish a protocol for high-intensity intermittent training for rats and assess the effects of administrating a glucose solution (10%) on blood concentrations of lactate and glucose in addition to investigating changes in serum GH, IGF-I, IGFBP-I and corticosterone related to the practice of this type of exercise. Also, it was analized the muscle (gastrocnemius and soleus) and hepatic concentrations of glycogen and gene expression of IGF-I and IGF-Ir in these tissues. For such, forty (40) male wistar rats were divided into eight groups (n=5/ group): TEC (trained, exercised with carbohydrate supplementation), TES (trained, exercised without carbohydrate supplementation), TNC (trained, nonexercised with carbohydrate supplementation), TNS (trained, nonexercised without carbohydrate supplementation), SEC (sedentary, exercised with carbohydrate supplementation), SES (sedentary, exercised without carbohydrate supplementation), SNC (sedentary, nonexercised with carbohydrate supplementation), SNS (sedentary nonexercised without carbohydrate supplementation). The protocol consisted of one minute on a treadmill running at 110% of maximum test speed and thirty seconds at 40% of a total 60 minutes (90 days training). As a result it was found that acute exercise proved to be a way to increase gene expression of IGF-I, since the training had led to a reduction in this expression. The increase in IGFBP-I occurred only in trained rats, which also had a higher gene expression of IGF-Ir in the gastrocnemius muscle, when not supplemented. The animals that did no exercise had higher serum GH levels than those exercised. The corticosterone showed higher concentrations in sedentary than in trained rats with or without acute exercise. We conclude that acute exercise in rats may, in some hormones, produce different results from those expected, since the prolonged training tends to reverse these concentrations.