O comportamento alimentar de uma espécie é determinado por um conjunto de características filogenéticas, ontogenéticas, e epigenéticas, e regulado por fatores internos e externos ao organismo. Os fenômenos naturais que regem a vida no nosso planeta são periódicos em sua maioria, e a oferta de alimentos não é exceção. Cada safra é seguida de uma entressafra, e este ritmo sincroniza diversos outros ritmos, exógenos e endógenos, capazes de determinar a sobrevivência de espécies. Uma das estratégias adaptativas mais primitivas e bem sucedidas na dinâmica oscilatória da natureza é o acúmulo de reservas. Nossa espécie, nos últimos 50 anos, vive uma situação de grande oferta de alimentos, período este extremamente pequeno, se visto sob a ordem de grandeza da evolução humana. Este fenômeno tem sido determinante na prevalência do depósito de energia e em decorrência, do surgimento da obesidade e suas consequentes patologias. O hipotálamo está intimamente associado à homeostase energética e ao comportamento alimentar. No núcleo arqueado hipotalâmico encontram-se populações neuronais orexigênicas e anorexigênicas, dentre as quais, as que expressam os neuroreceptores POMC, NPY e o substrato de receptor de insulina IRS2. A modificação da expressão destas proteínas tem sido associada à alterações do comportamento alimentar, bem como à impressão e programação metabólica, capazes de induzir obesidade em ratos adultos. A correlação desta circuitaria neuronal com o comportamento alimentar, porém, ainda não está suficientemente compreendida. A detecção do estado de fome-saciedade nos ratos, fundamental no estudo da neurofisiologia relacionada ao comportamento alimentar, vem sendo obtida via de regra, por meio de procedimentos complexos de observação comportamental. O presente estudo contribui para o conhecimento de padrões de alimentação determinados por condições nutricionais, e sua relação com a expressão neurofisiológica hipotalâmica dos neurônios POMC, NPY e IRS2. Utilizando o modelo de programação metabólica de Plagemann (1999) obtivemos animais com 25% de sobrepeso em relação aos animais controle, hiperfágicos, e com padrões de tamanho e ritmo circadiano de refeição, distintos. Apesar dos níveis hormonais elevados de leptina (>100%, p<0,001) e insulina (>90%, p<0,05) em relação ao grupo controle, estes animais apresentaram baixa expressão no estado de fome, e alta expressão, na saciedade, de NPY hipotalâmico, sugerindo que o POMC estaria mais comprometido, a longo prazo, com a regulação do ritmo alimentar. A hiperinsulinemia e hiperleptinemia plasmática associada à reduzida expressão de POMC e IRS2 no ARC, corroboraram esta conclusão. Demonstramos também padrões de alimentação distintos. O método de registro da alimentação, baseado no som da roída foi validado como excelente, pelos registros obtidos nos vídeos, e mostrou-se eficiente. Quando os estados de fome-saciedade foram discriminados nos grupos controle e sobrepeso, os resultados da expressão hipotalâmica dos neuroreceptores estudados se mostraram associados aos particulares padrões de alimentação. / The feeding behavior of a specie is determined by a group of phylogenetic, ontogenetic, and epigenetic features, and regulated by internal and external factors to the organism. The natural phenomena that govern life in our planet are mainly periodic, and the food stocks is not an exception. Each harvest is followed by a time between harvests, and this rhythm synchronizes other several exogenous and endogenous rhythms, capable of determining the survival of species. One of the most primitive strategies of adaptative evolution of species, and what usually happens regarding the oscillatory dynamics of nature, is the reserve accumulation. Our species, in the last 50 years, has been living a situation of great food offer, such period is extremely small if analysed under the greatness order of the human evolution. This phenomenon has been decisive in the prevalence of the energy deposit and, in consequence, determining the appearance of obesity and its consequent pathologies. The hypothalamus is intimately associated to the energy homeostasis and the feeding behavior. In the arcuate nucleous are orexigenic and anorexigenic neuronal populations, that express the neuroreceptors POMC, NPY and insulin receptor substratum IRS2. The modification of these proteins expression, has been associated to alterations of the feeding behavior, as well as to the metabolic imprinting and programming, capable to induce obesity in adult rats. The correlation of this neuronal circuits with the alimentary behavior, however, it is not yet sufficiently understood. The detection of the hunger-satiation state in the rat, crucial in the neurophysiology studies related to the alimentary behavior, has been obtained through complex procedures of behavioral observation. The present study contributed to the knowledge of certain feeding patterns for nutritional conditions, and its relationship with the neurophysiological expression of POMC, NPY and IRS2 neurons. Using the metabolic programming model of Plagemann (1999) animals with 25% of overweight in relation to the control animals were obtained, hyperphagics, and with different size patterns and meal circadian rhythm. In spite of the high hormonal levels of leptin (>100%, p < 0,001) and insulin (>90%, p < 0,05) in relation to the control groups, these animals presented low expression in the hunger state, and high expression in the satiation of hypothalamic NPY, suggesting that POMC would be more committed, in the long term, with the regulation of the feeding rhythm. The hyperinsulinemia and plasmatic hyperleptinemia associated to the reduced POMC and IRS2 expression in the ARC, corroborated this conclusion. We also demonstrated different feeding patterns. The feeding registration method, based on the gnaw sound was validated as excellent, when comparedto a gold pattern, the registrations obtained in the videos, and it were considered efficient. When the hunger-satiation states were discriminated in the control and overweight groups, the results of the hypothalamic neuroreceptors expression studied showed association to the feeding patterns.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1. / The healthy interaction between the subject and the environment depends on the alignment between the physiological dynamics of the first one and the periodical movements of nature. The interaction between these rhythms in turn is based on the derivation and evolution process. The involvement of such an alignment is a risk to the survival of species. In this context the bodies line up their physiological rhythms to different external cycles. Thus, endogenous cycles are coordinated by biological clocks which determine in our organism specific rhythms in phase with the nature, such as Circadian Rhythms (CR) whose period is close to 24 hours. The body weight, the food intake and the energy consumption are processes characterized by the CR and the obesity is associated with a different timing of this process. The CR modulation is a result of the formulation of clock-gens CLOCK and BMAL1 who form an heterodimer responsible for the gene transcription of Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. The proteins encoded by these genes, once synthesized, form dimers (PER-CRY) in the cytoplasm that, depending on a given concentration, return to the core blocking the action of the CLOCK/BMAL1 heterodimer in the transcription of its own genes, thus forming a negative feedback loop of transcription and translation. These genes secure the periodicity and are significantly expressed in the hypothalamus suprachiasmatic nucleus. In order to study this process in regular, hyper-fed, hungry and satiated mice, we used a registration method of feeding behavior based on the sound produced by animal feeding and the relation between the metabolic states with the expression CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, as well as the Cry1 and Cry2 proteins in the SCN, by analysis of images obtained in confocal microscopy. Control Swiss mice in state of hunger/ satiated were compared to hyper-fed animals in the same conditions. None of them showed difference in the CLOCK and BMAL1 contents, showing a potential capacity to modulate the biological rhythms. However, the Per1, Per2, Per3 and Cry1 proteins showed a minor expression in the CS group and a significant difference when compared to the CF group (P<0,05). This difference cant be found in the HF and HS groups. The results of the studies indicated that the endogenous and exogenous changes, reflected by the hyperphagic behavior observed in hyper-fed mice, may be due to a defect in the mechanism of negative feedback associated to the Cry-Per dimer, which has abolished the blocking mechanism of Per1 Per2, Per3 and Cry1 by the CLOCK-BMAL1 heterodimer.

A obesidade se tornou uma das maiores preocupações de saúde pública. É um distúrbio neuroendócrino, no qual fatores ambientais e genéticos agem em conjunto, levando ao excesso de armazenamento de energia na forma de gordura corporal. A síndrome de Prader-Willi (PWS) é a mais freqüente das síndromes que possui a obesidade como uma de suas características, com incidência de 1:25.000 nascimentos. É caracterizada por hipotonia neonatal com dificuldade de sucção, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor (DNPM), hiperfagia, obesidade, baixa estatura em adolescentes, mãos e pés pequenos, hipogonadismo, distúrbios do sono, características faciais dismórficas, deficiência intelectual leve a moderada e comportamento obsessivo-compulsivo. Pacientes com atraso do DNPM e/ou dificuldade de aprendizado, distúrbios de comportamento, obesidade e/ou hiperfagia, com teste negativo para PWS, foram estudados com plataformas de SNP array, &ldquo;The GeneChip® Mapping 500K Set&rdquo; da Affymetrix, ou array-CGH, CytoSure ISCA 4x180k da OGT, para identificar genes relacionados a obesidade e hiperfagia, assim como, novas regiões genômicas implicadas na etiologia de síndromes genéticas associadas à obesidade. Dentre os 31 pacientes estudados, oito apresentaram variações de número de cópias (CNVs) em seu genoma: deleção em 1p22.1p21.2; deleção em 3q25.33q26.1 e deleção em 13q31.2q32.1; duplicação em 7q36.2; deleção em 8p23.3p23.1 e duplicação em 12p13.33p13.31; duplicação 16p13.11p12.3; duplicação em 17q11.2; deleção em 20p12.1; duplicação em 21q22.13. Duas dessas alterações foram herdadas de pais fenotipicamente normais. Algumas dessas CNVs sobrepõem regiões genômicas previamente relacionadas com obesidade, incluindo a microdeleção de 1p21.3 e as duplicações dos cromossomos 12 e 21. Identificamos genes anteriormente descritos como associados à obesidade (PTBP2, DPYD, MIR137, GNB3 e PPM1L), ou possivelmente envolvidos com este fenótipo (HTR5A e KCNJ6), mapeados em várias dessas CNVs. Além disso, os genes RNF135, NF1, DPP6, GPC5, DYRK1A e MACROD2 são os prováveis causadores da deficiência intelectual, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor, dificuldades de aprendizagem, distúrbios de comportamento e outras características clínicas encontrados nos pacientes. O diagnóstico e prognóstico dos pacientes e o Aconselhamento Genético aos pais e familiares é fornecido / Obesity has become a major concern for public health. It is a neuroendocrine disorder, in which genetic and environmental factors act together, leading to excessive storage of energy as fat. Prader-Willi syndrome (PWS) is the main obesity-related syndrome with a birth incidence of 1:25,000. It is characterized by neonatal hypotonia, poor sucking, developmental delay, hyperphagia, obesity, short stature in adolescents, small hands and feet, hypogonadism, sleep disturbance, dysmorphic facial features, mild to moderate intellectual disability and obsessive-compulsive behavior. Patients with psychomotor developmental delay and/or learning disabilities, behavior disorders, obesity and/or hyperphagia, who tested negative for PWS, were studied by chromosomal microarray analysis, including the SNP-based platform &ldquo;The GeneChip® Mapping 500K Set&rdquo; (Affymetrix), and the array-CGH platform &ldquo;CytoSure ISCA 4x180k (OGT)&rdquo;, to identify genes related to hyperphagia and obesity, as well as new genomic regions implicated in the etiology of genetic syndromes associated with obesity. Of 31 patients studied, eight had copy number variants (CNVs) in the genome: 1p22.1p21.2 deletion; 3q25.33q26.1 deletion and 13q31.2q32.1 deletion; 7q36.2 duplication; 8p23.3p23.1 deletion and 12p13.33p13.31 duplication; 16p13.11p12.3 duplication; 17q11.2 duplicaton; 20p12.1 deletion; 21q22.13 duplication. Two of these CNVs were inherited from an unaffected father. Some of these CNVs overlap genomic regions that have previously been related to obesity, including the 1p21.3 microdeletion and the duplications of chromosomes 12 and 21. Furthermore, we identified genes previously described as associated with obesity (PTBP2, DPYD, MIR137, GNB3 and PPM1L), or possibly involved with this phenotype (HTR5A and KCNJ6), mapped to several of these CNVs. In addition, the genes RNF135, NF1, DPP6, GPC5, DYRK1A and MACROD2 are likely implicated in intellectual disability, developmental delay, learning disabilities, behavioral disorders and other clinical features found in patients. The diagnosis and prognosis of patients and genetic counseling to parents and families is provided