A substância cinzenta periaquedutal dorsal (dPAG) e o hipotálamo medial (MH) são duas estruturas encefálicas que estão envolvidas na elaboração de estados aversivos e expressão de respostas defensivas. A estimulação elétrica da dPAG ou do MH produz uma série de respostas comportamentais que se assemelham às respostas defensivas induzidas pela presença de um predador. Esses mesmos comportamentos podem ser eliciados com a microinjeção local de agonistas glutamatérgicos nessas estruturas, indicando o envolvimento de aminoácidos excitatórios na expressão das respostas defensivas incondicionadas. Apesar disso, a participação destas estruturas no medo condicionado ainda é pouco conhecida. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o envolvimento da mediação glutamatérgica da dPAG e de núcleos do MH núcleo anterior (AH) e núcleo pré-mamilar dorsal (PMd) na expressão do medo condicionado à luz. Para isso, foram avaliados os efeitos de agonistas e antagonistas glutamatérgicos (AMPA/Cainato e NMDA) administrados nessas estruturas no teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM) e na medida de congelamento condicionado. Ratos Wistar machos com cânulas-guias implantadas na dPAG, AH ou PMd foram submetidos ao condicionamento aversivo (pareamentos luz+choque). Vinte e quatro horas depois, esses animais receberam injeções intra-dPAG, AH ou PMd de NMDA ou ácido caínico (agonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) ou AP7 ou NBQX (antagonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) e foram submetidos ao teste do SPM. A resposta de congelamento condicionado foi avaliada na mesma sessão. Eventuais alterações motoras foram avaliadas no teste do campo aberto. A administração dos agonistas glutamatérgicos na dPAG promoveu efeitos pró-aversivos no SPM e congelamento condicionado. NBQX sozinho não produziu nenhum efeito significativo, ao passo que o AP7 diminuiu somente o congelamento condicionado. Entretanto, ambos os antagonistas bloquearam os efeitos dos respectivos agonistas. Já a administração dos agonistas e antagonistas glutamatérgicos no AH e PMd, em doses que não afetaram a atividade motora, não produziu efeitos significativos na resposta de congelamento condicionado e SPM. Os presentes resultados sugerem a participação de aminoácidos excitatórios da dPAG, mas não do MH, na expressão do medo condicionado à luz. / The dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) and the medial hypothalamus (MH) are two brain structures that are involved in the elaboration of aversive states and expression of defensive responses. Electrical stimulation of the dPAG or MH produces a series of behavioral responses that resemble those defensive responses triggered in the presence of a predator. These same behaviors can be elicited with the local microinjection of glutamate agonists into these structures, indicating the involvement of excitatory amino acids in the expression of unconditioned fear responses. Nevertheless, the involvement of these structures in fear conditioning is still unknown. The objective of this study was to evaluate the involvement of glutamatergic mediation of the dPAG and MH nuclei anterior nucleus (AH) and dorsal pre-mammillary nucleus (PMd) in the expression of conditioned fear to the light. Thus, we evaluated the effects of glutamatergic agonists and antagonists (AMPA/Kainate and NMDA) administered into these structures in fear potentiated startle (FPS) and conditioned freezing responses to the light. Male Wistar rats with guide-cannulae implanted in the dPAG, AH or PMd were subjected to aversive conditioning (light+shock pairings). Twenty-four hours later, the animals were injected intra-dPAG, AH or PMd with NMDA or kainic acid (NMDA and AMPA/Kainate agonists, respectively) or AP7 or NBQX (NMDA and AMPA/Kainate antagonists, respectively) and were subjected to the FPS test. The conditioned freezing response was measured in the same session. Potential motor effects were evaluated with the open-field test. The administration of glutamate agonists into the dPAG promoted pro-aversive effects in the FPS and conditioned freezing. NBQX produced no significant effect per se, whereas AP7 only decreased conditioned freezing. Both antagonists blocked the effects of the respective agonist. On the other hand, the administration of glutamatergic agonists and antagonists into AH and PMd, in doses that did not affect motor activity, produced no significant effects on conditioned fear responses. The present results suggest the involvement of mechanisms mediated by excitatory amino acids of the dPAG, but not of the MH, in the expression of conditioned fear responses to light.

O Teste da Simulação de Falar em Público (SFP) é um teste sensível a drogas que interferem com a neurotransmissão mediada por serotonina (5-HT), e algumas evidências sugerem que ele possa recrutar os mesmos sistemas neuronais envolvidos na fisiopatogenia do Transtorno do Pânico (TP). Diferentes fármacos que, direta ou indiretamente, modulam receptores serotoninérgicos, já foram testados em voluntários saudáveis submetidos ao SFP, mas nenhum estudo, até o momento, utilizou drogas que permitissem avaliar o papel de receptores do tipo 5-HT1D na ansiedade. O sumatriptano, um agonista específico de receptores 5-HT1D, parece ser um bom candidato como sonda farmacológica, tendo em vista sua ampla utilização na prática clínica para o tratamento de enxaqueca, com segurança e boa tolerabilidade. A hipótese testada neste estudo foi a de que, devido à ativação de receptores pré-sinápticos 5-HT1D e conseqüente redução na liberação de 5-HT, o sumatriptano aumentaria o medo provocado pelo SFP. Para tanto, foi conduzido um estudo duplo cego, randomizado, utilizando 36 voluntários saudáveis do sexo masculino, distribuídos em três grupos de tratamento: placebo (n = 12), 50mg (n = 12) ou 100mg (n = 12) de sumatriptano, administrado duas horas antes do SFP. Antes, durante, e após o SFP, medidas subjetivas de ansiedade foram registradas através da Escala Analógica Visual do Humor (VAMS) e da Escala dos Sintomas Somáticos (ESS). Também foram tomadas medidas fisiológicas de ansiedade (pressão arterial, freqüência cardíaca, dosagem hormonal e eletrocondutância da pele). Os resultados foram submetidos à análise multivariada de variância, sendo a medida basal utilizada como covariada (MANCOVA). O grupo tratado com 100mg de sumatriptano apresentou aumento mais pronunciado da ansiedade subjetiva do que os grupos tratados com 50mg de sumatriptano e com placebo durante as fases de preparação e de desempenho. O grupo tratado com 100 mg de sumatriptano também mostrou-se mais alerta na fase de preparação e desempenho do que o grupo placebo. Não foram observados efeitos significativos do tratamento sobre as medidas de pressão arterial, freqüência cardíaca e eletrocondutância da pele. O sumatriptano provocou redução dos níveis de prolactina, independentemente da fase da sessão experimental, mas não interferiu nos níveis de cortisol plasmático. Por outro lado, observou-se um amento dos níveis de cortisol plasmático imediatamente após o SPF, em comparação com os níveis pré-teste, independente do grupo de tratamento. A redução da disponibilidade de 5-HT levou a um aumento do medo provocado pelo SFP, o que está de acordo com a proposição de que a diminuição de 5-HT na matéria cinzenta periaquedutal dorsal (MCPD) aumenta o medo incondicionado. Devido a esse efeito ansiogênico do uso agudo do sumatriptano também poder ocorrer na prática clínica, em pacientes com migrânea, deve-se atentar para a possibilidade da manifestação de sintomas semelhantes aos de ataque de pânico em pacientes ansiosos. A diminuição da função 5-HT também provocou redução dos níveis plasmáticos de prolactina, provavelmente pela facilitação da transmissão dopaminérgica. Por sua vez, embora discreto, o aumento dos níveis plasmáticos do cortisol sugerem uma atuação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HHA) pelo SFP. A interpretação da resposta do cortisol ao estresse psicológico é complexa e depende de vários fatores, como tema do discurso, tipo de avaliação social, falta de controle da situação, tamanho amostral e estratégias de regulação emocional do voluntário. Mais estudos são necessários para elucidar o papel dos receptores 5-HT1D na ansiedade e para compreender a resposta do cortisol ao estresse psicológico. / The Simulated Public Speaking Test (SPS) is an experimental model sensitive to drugs that interfere with the neurotransmission mediated by serotonin (5-HT). It has been proposed that the SPS recruits the same neural systems involved in the pathophysiology of panic disorder (PD). Different drugs that directly or indirectly modulate serotonin receptors, have been tested in healthy volunteers submitted to the SFP, but no study have been carried out so far for assessing the role of 5-HT1D receptors in anxiety. Sumatriptan, a specific agonist of 5-HT1D receptors, seems to be a good candidate as a probe drug, given its wide use in clinical practice for the treatment of migraine, with good safety and tolerability. The hypothesis tested in this study was that, due to the activation of presynaptic 5-HT1D receptors and consequent reduction in the release of 5-HT, sumatriptan would increase the fear caused by the SPS. To that end, we conducted a double-blind, randomized study using 36 healthy male volunteers who were divided into three treatment groups: placebo (n = 12), 50mg (n = 12) or 100mg (n = 12) of sumatriptan, administered two hours before the SFP. Before, during, and after the SPS, subjective measures of anxiety were recorded by Visual Analogue Mood Scale (VAMS) and the Bodily Symptom Scale (BSS). Physiological measures were also taken for anxiety (blood pressure, heart rate, hormone dosage and skin conductance). The results were submitted to multivariate analysis of variance (MANCOVA) with the baseline measures as covariate. The group treated with 100 mg of sumatriptan was more anxious than, respectively, 50mg and placebo groups during the test, and also proved to be more alert in preparation and performance than the placebo group. There were no significant effects of treatment on measures of blood pressure, heart rate and skin eletrocondutance. Sumatriptan caused a reduction of prolactin levels, independently of the experimental phase of the session, but did not interfere with plasma cortisol levels. On the other hand, there was an increased of plasma cortisol levels immediately after the SPF, compared with the pre-test, independently of treatment group. The reduced availability of 5-HT led to an increase of fear caused by the SFP, which is consistent with the proposition that a reduction of 5-HT in the dorsal periaqueductal gray (MCPD) increases unconditioned fear. Because of this anxiogenic effect of acute use of sumatriptan also can occur in clinical practice in patients with migraine should be alert to the possibility of manifestation of symptoms similar to panic attacks in patients anxious. The decreased function of 5-HT also caused a reduction in plasma levels of prolactin, probably by facilitating dopamine transmission. In turn, although slight, the increase in plasma cortisol levels suggest a role of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) for the SFP.The interpretation of the cortisol response to psychological stress is complex and depends on several factors, such as theme of the discourse, type of social assessment, lack of control of the situation, sample size, emotional regulation strategies of the volunteer. Further studies are needed to elucidate the role of 5-HT1D receptors in anxiety and to understand the cortisol response to psychological stress.

Disfunção autonômica, inflamação e estresse oxidativo são características da hipertensão. Investigamos a cronologia das adaptações fisiológicas e celulares induzidas pelo treinamento aeróbio em ratos espontaneamente hipertensos (SHR). SHR exibiam disfunção autonômica e, no núcleo Paraventricular no hipotálamo (PVN), estresse oxidativo e inflamação. Duas semanas de treinamento aeróbio normalizaram a função autonômica, estresse oxidativo, inflamação, ativação de microglia e conteúdo de HMGB no PVN. Após 8 semanas, SHR treinados apresentaram menor pressão arterial e resistência vascular periférica. Redução do conteúdo de HMGB1 consiste num mecanismo para explicar os benefícios do treinamento, já que infusão aguda intracerebroventricular de HMGB1 produziu disfunção autonômica e ativação de microglia pela sinalização do CxCr4. Assim, redução do estresse oxidativo e da inflamação induzida pelo treinamento contribui para a reversão da disfunção autonômica na hipertensão e a redução da liberação de HMGB1 explica estes benefícios. / Autonomic dysfunction, inflammation and oxidative stress are hallmarks in hypertension. We evaluated time-course of physiologic and cellular adaptations induced by aerobic training in spontaneous hypertensive rat (SHR). SHR showed autonomic dysfunction and, in the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN), oxidative stress and inflammation. 2-weeks of aerobic training normalized autonomic function, oxidative stress, inflammation, microglia activation and HMGB1 content into the PVN. After 8-weeks, trained SHR exhibited lower arterial pressure and peripheral vascular resistance. Decrease of HMGB1 content is a mechanism to explain these training benefits, since HMGB1 intracerebroventricular acute infusion induced autonomic dysfunction, microglia activation through CxCr4 signaling. So, decrease of oxidative stress and inflammation induced by aerobic training contributes to reverse autonomic dysfunction in hypertension and decrease of HMGB1 content explains these benefits.

A substância cinzenta periaquedutal dorsal (dPAG) e o hipotálamo medial (MH) são duas estruturas encefálicas que estão envolvidas na elaboração de estados aversivos e expressão de respostas defensivas. A estimulação elétrica da dPAG ou do MH produz uma série de respostas comportamentais que se assemelham às respostas defensivas induzidas pela presença de um predador. Esses mesmos comportamentos podem ser eliciados com a microinjeção local de agonistas glutamatérgicos nessas estruturas, indicando o envolvimento de aminoácidos excitatórios na expressão das respostas defensivas incondicionadas. Apesar disso, a participação destas estruturas no medo condicionado ainda é pouco conhecida. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o envolvimento da mediação glutamatérgica da dPAG e de núcleos do MH núcleo anterior (AH) e núcleo pré-mamilar dorsal (PMd) na expressão do medo condicionado à luz. Para isso, foram avaliados os efeitos de agonistas e antagonistas glutamatérgicos (AMPA/Cainato e NMDA) administrados nessas estruturas no teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM) e na medida de congelamento condicionado. Ratos Wistar machos com cânulas-guias implantadas na dPAG, AH ou PMd foram submetidos ao condicionamento aversivo (pareamentos luz+choque). Vinte e quatro horas depois, esses animais receberam injeções intra-dPAG, AH ou PMd de NMDA ou ácido caínico (agonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) ou AP7 ou NBQX (antagonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) e foram submetidos ao teste do SPM. A resposta de congelamento condicionado foi avaliada na mesma sessão. Eventuais alterações motoras foram avaliadas no teste do campo aberto. A administração dos agonistas glutamatérgicos na dPAG promoveu efeitos pró-aversivos no SPM e congelamento condicionado. NBQX sozinho não produziu nenhum efeito significativo, ao passo que o AP7 diminuiu somente o congelamento condicionado. Entretanto, ambos os antagonistas bloquearam os efeitos dos respectivos agonistas. Já a administração dos agonistas e antagonistas glutamatérgicos no AH e PMd, em doses que não afetaram a atividade motora, não produziu efeitos significativos na resposta de congelamento condicionado e SPM. Os presentes resultados sugerem a participação de aminoácidos excitatórios da dPAG, mas não do MH, na expressão do medo condicionado à luz. / The dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) and the medial hypothalamus (MH) are two brain structures that are involved in the elaboration of aversive states and expression of defensive responses. Electrical stimulation of the dPAG or MH produces a series of behavioral responses that resemble those defensive responses triggered in the presence of a predator. These same behaviors can be elicited with the local microinjection of glutamate agonists into these structures, indicating the involvement of excitatory amino acids in the expression of unconditioned fear responses. Nevertheless, the involvement of these structures in fear conditioning is still unknown. The objective of this study was to evaluate the involvement of glutamatergic mediation of the dPAG and MH nuclei anterior nucleus (AH) and dorsal pre-mammillary nucleus (PMd) in the expression of conditioned fear to the light. Thus, we evaluated the effects of glutamatergic agonists and antagonists (AMPA/Kainate and NMDA) administered into these structures in fear potentiated startle (FPS) and conditioned freezing responses to the light. Male Wistar rats with guide-cannulae implanted in the dPAG, AH or PMd were subjected to aversive conditioning (light+shock pairings). Twenty-four hours later, the animals were injected intra-dPAG, AH or PMd with NMDA or kainic acid (NMDA and AMPA/Kainate agonists, respectively) or AP7 or NBQX (NMDA and AMPA/Kainate antagonists, respectively) and were subjected to the FPS test. The conditioned freezing response was measured in the same session. Potential motor effects were evaluated with the open-field test. The administration of glutamate agonists into the dPAG promoted pro-aversive effects in the FPS and conditioned freezing. NBQX produced no significant effect per se, whereas AP7 only decreased conditioned freezing. Both antagonists blocked the effects of the respective agonist. On the other hand, the administration of glutamatergic agonists and antagonists into AH and PMd, in doses that did not affect motor activity, produced no significant effects on conditioned fear responses. The present results suggest the involvement of mechanisms mediated by excitatory amino acids of the dPAG, but not of the MH, in the expression of conditioned fear responses to light.

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.

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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5394.pdf: 2154328 bytes, checksum: 49114074adb778dc78d219f32b8ee5b4 (MD5) Previous issue date: 2013-03-22 / Sodium intake is induced by facilitatory signals, like angiotensin II and aldosterone Cell dehydration, a classical inhibitory signal for sodium intake, may also induce paradoxical sodium intake if the sodium intake inhibition by the ocitocinergic hypothalamic mechanism or by the lateral parabraquial nucleus (LPBN) is absent. Thus, the LPBN deactivation could modify the activity of hypothalamic oxytocinergic pathways or the gastric emptying control system, another inhibitory system, as well as facilitatory areas and the reward system. The aim of this study was to investigate the effect of LPBN injections of methysergide (4 &#956;g/0.2 &#956;l, serotonergic antagonist) in cell dehydrated animals on: activity of brain areas involved in ingestive behavior by measuring c-Fos protein immunoreactivity and tissue levels of dopamine, serotonin and metabolites or plasma hormone levels; pre-systemic satiety involving gastric emptying; selectivity of paradoxical sodium intake. The effect of disinhibition of the natriorexigenesis on the reward system was tested by repeated deactivations of the LPBN with muscimol (2 nmol/0.2 &#956;l; GABAA agonist) and its effect on ingestive behavior sensitization and water deprivation with partial rehydration followed by sodium access (WD-PR protocol) on the lateral hypothalamus self-stimulation (LHSS). Holtzman or Sprague-Dawley rats (280-320 g), intacts or operated (femoral vein cannulation and/or guide cannulas implanted in direction to the LPBN or bipolar electrode implanted in the hypothalamus), were used in the experiments. Animals treated with methysergide and hyperosmotic by gavage of 2 M NaCl (2 ml) compared to the control treatment (vehicle) showed: (a) increase in ir-Fos in the area postrema and intermediate nucleus of the solitary tract, subfornical organ and non-oxytocinergic neurons of the ventral portion of the paraventricular nucleus of the hypothalamus; (b) increase in tissue levels of dopamine in the amygdala, but not in the accumbens; (c) unchanged activity of oxytocinergic system (ir-Fos in oxytocinergic neurons and oxytocin plasma levels similar to control group). Hyperosmotic rats (iv infusion of 2 ml of 2 M NaCl) treated with methysergide and a gavage of 0.3 M NaCl (3 ml) showed a hypertonic gastric and intestinal content similar to the control group (vehicle) after gavage. In hydrated animals with a history of two previous treatments of muscimol into the LPBN, the hypertonic NaCl intake induced by muscimol was higher than the control animals pretreated with vehicle. The LHSS was not altered at any stage of WD-PR protocol, as well as in cell dehydrated animals in comparison with hydrated control group. The results demonstrate that the deactivation of the LPBN enhances specifically the intake of solutions containing sodium and suggest the involvement of the brain stem and the amygdala during the appetitive phase of the paradoxical sodium intake, while the deactivation of other inhibitory mechanisms (oxytocin and gastric retention) seems not to be essential. Furthermore, the repetition of LPBN deactivation sensitizes hydrated animals for sodium intake. Removing the inhibition of sodium appetite by partial rehydration in WD-PR does not change the LHSS reward. / A ingestão de sódio é induzida por sinais facilitadores, como a angiotensina II e a aldosterona. Apesar de classicamente considerada antinatriorexigênica, a desidratação celular também se mostra facilitadora da ingestão paradoxal de sódio quando a inibição da ingestão de sódio pelo mecanismo ocitocinérgico do hipotálamo ou pelo núcleo parabraquial lateral (NPBL) está desativada. A desativação do NPBL poderia, então, atuar sobre o mecanismo ocitocinérgico ou de controle do esvaziamento gástrico, ambos inibidores, ou ainda modificar a atividade de áreas facilitadoras ou envolvidas na recompensa. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito da injeção de metisergida (4 &#956;g/0,2 &#956;l, antagonista serotonérgico) no NPBL em animais com desidratação celular sobre a: atividade de áreas encefálicas envolvidas no comportamento ingestivo, medindo-se imunorreatividade para proteína c-Fos e dosagem tecidual de dopamina, serotonina e metabólitos em áreas de interesse ou dosagem hormonal; saciedade pré-sistêmica envolvendo esvaziamento gástrico; seletividade da ingestão paradoxal de sódio. Também foi avaliado o possível efeito da desinibição da natriorexigênese sobre o sistema de recompensa através da sensibilização por desativações repetidas do NPBL pelo muscimol (2 nmol/0,2 &#956;l; agonista GABAA) e na privação hídrica com reidratação parcial e posterior acesso ao sódio (modelo PH-RP) sobre a autoestimulação elétrica do hipotálamo lateral (AEHL). Ratos (280-320 g) Holtzman ou Sprague-Dawley, intactos ou operados (canulação da veia femoral e/ou cânulas-guia direcionadas ao NPBL ou eletrodo bipolar no hipotálamo), foram utilizados nos experimentos. Animais tratados com metisergida e hiperosmóticos por gavagem de NaCl 2 M (2 ml) apresentaram, em relação ao tratamento controle (veículo): (a) aumento da ir-Fos na área postrema e núcleo do trato solitário intermediário, no órgão subfornical e em neurônios não ocitocinérgicos da porção ventral do núcleo paraventricular do hipotálamo; (b) aumento da concentração tecidual de dopamina na amígdala, mas não no accumbens; (c) atividade do sistema ocitocinérgico inalterada (ir-Fos em neurônios ocitocinérgicos e ocitocina plasmática semelhantes ao controle). Ratos tratados com metisergida e hiperosmóticos por infusão iv de NaCl 2 M (1,5 ml), que receberam uma gavagem de NaCl 0,3 M (3 ml) apresentaram conteúdo gástrico e intestinal hipertônico semelhantes ao controle (veículo) após a gavagem. Em animais hidratados com histórico de dois tratamentos prévios de muscimol no NPBL, a ingestão de NaCl hipertônico induzida por muscimol foi superior aos animais controle tratados previamente com veículo. A AEHL não foi alterada em nenhuma fase do protocolo PH-RP, assim como em animais com desidratação celular, em relação aos controles hidratados. Os resultados demonstram que a desativação do NPBL potencializa especificamente a ingestão de solução contendo sódio e sugerem a participação do tronco encefálico e da amígdala na fase apetitiva da ingestão paradoxal de sódio, enquanto a desativação de outros mecanismos inibidores (ocitocina e retenção gástrica) parece não ser essencial. Ainda, a repetição da desativação do NPBL sensibiliza a ingestão de sódio em animais hidratados. A remoção da inibição ao apetite ao sódio pela reidratação parcial na PHRP não altera a recompensa na AEHL.

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.