Made available in DSpace on 2014-08-20T14:37:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_viviane_rohrig_rabassa.pdf: 822002 bytes, checksum: 6cb1224c07c478b2394f81620c16151f (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / The somatotropin (ST), which has its effects mediated by insulin-like growth factor I, has positive effects on gametogenesis and steroidogenesis, and can be used as an alternative treatment for infertile men. Exogenous somatotropin supplementation improves testicular development, gametogenesis and steroidogenesis, anticipating onset of puberty. However, no studies aiming to determine the mechanisms of action of this hormone on testicular function and age at puberty in healthy young boars were performed. Thus the hypothesis of this study were: 1) prepubertal male pigs receiving exogenous ST have accelerated testicular growth due to the mitogenic actions of IGF-I; 2) an increase in gametogenesis and teroidogenesis with consequent antecipation of age at puberty and 3) improvement of semen quality after the establishment of puberty. To confirm this hypothesis four experiments were performed. The Experiment 1 aimed to determine the interval between applications of porcine ST (pST), based on the determination of IGF-I. Experiment 2 aimed to measure the proliferation of testes cells in boars subjected to pST administration, as well as its effect on the metabolism. In Experiment 1, the mean concentration of serum IGF-I for pST Group was higher (P<0.05) than for Control Group, with differences between groups within the first three days after injection, determining the interval between injection to be used in the following experiments. In Experiment 2 there was a increase in the testicular weight (P=0.06) in pST Group, but a decrease in the number of seminiferous tubules and sertoli cells in this group (P<0.05). Experiment 3 aimed to determine the effect of pST administration during the prepubertal period on the metabolic profile, testicular development and anticipation of the sexual maturity. The pST Group had higher circulating concentration of testosterone after five months of age (P<0.05), which was concomitant with the onset of reproductive activity. These boars also had higher libido (P<0.05). The Experiment 4 aimed to determine the effect of pST on the semen quality after the establishment of puberty. It was observed an increase in vigor, volume, total sperm concentration and total number of inseminating doses (P<0.05). Still, the pST Group had a higher testicular weight at 12 months of age (P<0.05). In conclusion, the use of pST in young pigs is present positive effects on the testicular development, testosterone levels, libido and semen quality after the establishment of puberty. an alternative to increase reproductive efficiency, increasing the semen quality and the number of inseminating doses produced from one ejaculate. / A somatotrofina (ST), a qual tem muitos de seus efeitos mediados pelo fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I), tem efeito positivo sobre a gametogênese e a esteroidogênese, sendo utilizada como alternativa de tratamento em homens com infertilidade. Quanto ao seu efeito sobre a idade à puberdade, em humanos com deficiência endógena, a sua suplementação causa maior desenvolvimento testicular, gametogênese e esteroidogênese e antecipação da puberdade. Porém, não há estudos que determinem os mecanismos de ação deste hormônio sobre a função testicular e idade à puberdade em suínos sadios. Dessa forma as hipóteses deste estudo foram: 1) machos suínos pré-púberes recebendo ST exógena tem seu crescimento testicular acelerado, devido à ação mitogênica do IGF-I; 2) incremento na gametogênese e esteroidogênese, com consequente antecipação da idade à puberdade; e 3) melhora da qualidade espermática após o estabelecimento da puberdade. Para confirmar estas hipóteses foram realizados quatro experimentos. O Experimento 1 teve o objetivo de determinar o intervalo entre aplicações de ST suína (pST), a partir da determinação dos níveis de IGF-I. O Experimento 2 teve o objetivo de avaliar a proliferação de células testiculares em animais submetidos à administração de pST, bem como seu efeito sobre o metabolismo de leitões. No Experimento 1, os níveis séricos médios de IGF-I do Grupo pST foram superiores (P<0,05) aos do Grupo Controle, com diferença entre grupos até o 3º dia após aplicação do hormônio, determinando o intervalo entre doses a ser utilizado nos próximos experimentos. No Experimento 2 houve um aumento no peso testicular (P=0,06) no Grupo pST, porém uma diminuição do número de túbulos seminíferos e células de Sertoli neste grupo (P<0,05). O Experimento 3 teve o objetivo de determinar o efeito da administração de pST durante o período pré-puberdade sobre o perfil metabólico, desenvolvimento testicular e início do desenvolvimento sexual de suínos jovens. O grupo pST apresentou maiores níveis circulantes de testosterona a partir dos cinco meses de idade (P<0,05), o qual coincidiu com o início da atividade reprodutiva destes animais, além de apresentar maior libido (P<0,05). O Experimento 4 teve o objetivo de determinar o efeito do pST sobre a qualidade espermática após o estabelecimento da puberdade. Na avaliação da qualidade espermática foi observado aumento do vigor, volume espermático, da concentração espermática total e do número de doses inseminantes no grupo pST (P<0,05). Ainda, o grupo pST apresentou maior peso testicular aos 12 meses de idade em relação ao grupo controle (P<0,05). Concluindo, o uso de pST em suínos jovens apresenta efeitos positivos sobre o desenvolvimento testicular, níveis de testosterona, libido e qualidade espermática após o estabelecimento da puberdade.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_augusto_schneider.pdf: 1335904 bytes, checksum: 383222cf3cae0eb874a534a96d7cb6a1 (MD5) Previous issue date: 2011-03-29 / Fertility in cattle is highly influenced by metabolic hormones. Of special interest for the reproductive axis are growth hormone (GH) and insulin-like growth factor (IGF-I). The aim of this thesis were 1) to characterize liver GHR and IGF-I expression in postpartum lactating beef cows and its relation to first ovulation; 2) to characterize GHR and IGF-I expression in granulosa and luteal cells; 3) to determine the effect of prepartum somatotropin on the postpartum resumption of ovarian activity; and 4) to determine the effect of the GHR AluI polymorphism on the fertility of Holstein cows. The expression of GHR and IGF-I mRNA in the liver of postpartum lactating beef cows was not different between ovulatory and non-ovulatory cows, as well as it not change from 0 to 40 days postpartum. These data indicated that beef cows did not go through the same pattern of dissociation of the GH/IGF-I as observed for dairy cattle. Regarding the characterization of GHR and IGF-I expression in luteal and granulosa cells, it was possible to observe that GHR, IGF-I and SOCS expression were clearly higher in luteal than granulosa cells, but not different between atretic and estrogen active follicles. Moreover, GHR and IGF-I expression were not correlated in granulosa and luteal cells. With these results, we choose to focus on strategies in dairy cattle and not based on local regulation of GHR/IGF-I. In this sense, the use of prepartum somatotropin was benefitial in antecipate the resumption of postpartum ovarian activity. Further, treated cows had increased milk production and decreased concentrations of NEFA in the early postpartum. Also, the strategy based on the genotyping of Holstein cows for the GHR AluI polymorphism indicated that cows carrying the AluI(-/-) genotype had lower milk production and shorter calving conception interval. Cows carrying at least one AluI(-) allele also had a shorter calving conception interval and less number of AI per conception. This way, it is clear the importance of the GH/IGF-I system to the reproductive and productive performance of postpartum dairy cows. More studies, with new strategies or combining different strategies can bring even more benefits to the production systems. / A fertilidade em bovinos é muito influenciada por hormônios ligados ao metabolismo. Neste sentido, de especial interesse ao eixo reprodutivo são o hormônio do crescimento (GH) e o fator de crescimento semelhante a insulina I (IGF-I). Assim o objetivos desta tese foram 1) caracterizar a expressão de GHR e IGF-I no tecido hepático de vacas de corte lactantes e sua relação com a primeira ovulação; 2) caracterizar a expressão de GHR e IGF-I em células luteais e da granulosa; 3) avaliar o efeito da somatotropina exógena pré-parto sobre o retorno a atividade ovariana pós-parto; e 4) avaliar o efeito o polimorfismo AluI no gene GHR sobre a fertilidade de vacas da raça Holandês. A expressão de GHR e IGF-I no tecido hepático de vacas de corte lactantes não foi diferente entre vacas que ovularam e não ovularam, bem como não variou sua expressão entre 0 e 40 dias pós-parto. Estes dados indicam que vacas de corte não sofrem a dissociação do eixo GH/IGF-I observada em gado leiteiro. Com relação a caracterização da expressão de GHR e IGF-I em células luteais e da granulosa, foi possível observar que a expressão de GHR, IGF-I e SOCS é claramente maior em células luteais, porém não difere entre folículos atrésicos ou estrogênio ativos. Além disso, o nível de GHR e IGF-I não foi correlacionado em células da granulosa ou luteais. Assim, partiu-se para o teste de estratégias em gado leiteiro e que não focassem na regulação da produção local de IGF-I. Neste sentido, o uso de somatotropina exógena no período pré-parto mostrou um benefício ao antecipar o momento da primeira ovulação pós-parto. Além do mais, as vacas tratadas aumentaram a produção de leite e reduziram o nível circulante de ácidos graxos não esterificados no período pós-parto recente. Por fim, a estratégia de genotipagem de vacas da raça Holandês para o polimorfismo GHR AluI indicou que vacas portadoras do genótipo AluI (-/-) tem menor produção leiteira e menor intervalo parto-concepção. Em geral, vacas que possuem ao menos um alelo AluI(-) apresentaram menor intervalo parto-concepção e menor número de IA por concepção. Portanto, fica clara a importância do sistema GH/IGF-I para o desempenho tanto produtivo como reprodutivo de vacas de leite pós-parto, sendo que mais estudos com novas estratégias, assim como combinando diferente estratégias, podem trazer ainda mais benefícios aos sistemas de produção.

The aim of the present study was to evaluate the action of angiotensin II (Ang II), insulin-like growth factor-I (IGF-I) and insulin (Ins) on bovine oocyte nuclear and cytoplasmic maturation with follicular cells. Cumulus-oocyte complexes (COCs) were cultured for 22 h with follicular cells and Ang II, IGF-I or Ins. In this experiment, two control groups were used, where the oocytes were cultured with (control with cells) or without (control without cells) follicular cells. Two experiments were performed with these five groups, in the presence or absence of LH and FSH. Only the oocytes cultured in the Ang II group (88.2±1.8 and 90.7±4.3%), respectively without and with LH/FSH) had resumption of meiosis in similar rates than those cultured in the absence of follicular cells (89.7±0.3 and 92.6±2.6; P<0.01). In a second experiment, the action of Ang II and its association with IGF-I or insulin on oocyte meiotic maturation was observed for 7 (germinal vesicle breakdown - GVBD), 12 (metaphase I - MI) and 22 (metaphase II - MII) hours, in a similar experimental design of the previous experiment. The Ang II, Ang II + IGF-I and Ang II + Ins, independent of gonadotrophins, were able to overturns the inhibition of meiotic maturation caused by follicular cells, in the same rates of control group without cells, in the three evaluated period (P<0.01). One last study was performed to investigate the effect of follicular cells, Ang II, IGF-I, Ins and its associations during oocyte maturation on the rate of subsequent embryo development. The oocytes were submitted to maturation similarly to the second experiment for 1 h (1+23 h), 12 h (12+12 h) or 24 h in the presence of follicular cells and its respective treatments + the period to complete 24 h in maturation media. In 1 + 23 h, the cleavage, blastocyst and hatching rates were not different among these five groups. In 12 + 12 h, the oocytes matured in the Ang II + IGF-I group developed into blastocyst (43.8±0.6) and hatching/total oocytes (17.1±1.2) in a higher rates than the others treatments (P<0.05). In 24 h, the association of Ang II + IGF-I improved blastocyst rate in comparison to the others treatments with follicular cells (P<0.05). Also, only in this group hatched blastocysts were obtained after 24 h in the presence of follicular cells. In conclusion, Ang II overturned the inhibitory effect on bovine oocyte nuclear maturation caused by follicular cells, independent of the presence of gonadotrophins, IGF-I and insulin. However, the oocyte cytoplasmic maturation evaluated through embryo development was improved when the Ang II and IGF-I were presents in maturation media with follicular cells for 12 + 12 hours. / O objetivo do presente estudo foi de avaliar a ação da angiotensina II (Ang II), fator-I de crescimento semelhante à insulina (IGF-I) e insulina (Ins) na maturação nuclear e citoplasmática de oócitos bovinos na presença de células foliculares. Os complexos cumulus-oócitos (CCOs) foram cultivados por 22 h na presença de células foliculares e Ang II, IGF-I ou Ins. Nesse experimento, foram utilizados dois grupos controles, onde os oócitos foram cultivados na presença (controle com células) ou na ausência (controle sem células) de células foliculares. Dois experimentos foram realizados com esses cinco grupos, sendo um com e outro sem adição de LH e FSH. Somente os oócitos cultivados no grupo Ang II (88,2±1,8 e 90,7±4,3%, respectivamente sem e com LH/FSH) reiniciaram a meiose em índices similares àqueles cultivados na ausência de células foliculares (89,7±0,3 e 92,6±2,6; P<0,01). Em um segundo experimento, foi avaliada a ação da Ang II e sua associação ao IGF-I ou insulina na maturação de oócitos por 7 (rompimento da vesícula germinativa - RVG), 12 (metáfase I - MI) e 22 (metáfase II - MII) horas, em um delineamento similar ao do experimento anterior. A Ang II, Ang II + IGF-I e Ang II + Ins, independente de gonadotrofinas, foram capazes de reverter a inibição da maturação causada pelas células foliculares, nos mesmos níveis do grupo controle sem células (P<0,01), nos três horários estudados. Um último experimento foi realizado para avaliar o efeito das células foliculares, Ang II, IGF-I, Ins e suas associações durante a maturação de oócitos sobre o índice de desenvolvimento embrionário subseqüente. Os oócitos foram maturados em grupos similares aos do segundo experimento por 1 h (1+23 h), 12 h (12+12 h) ou 24 h na presença de células foliculares e seus respectivos tratamentos + o período para completar 24 h em meio de maturação. Em 1 + 23 h, não houve diferença nos resultados de clivagem, blastocistos e eclosão entre os cinco grupos. No sistema 12 + 12 h, os oócitos no grupo Ang II + IGF-I atingiram índices de blastocistos (43,8±0,6) e eclosão/total de oócitos (17,1±1,2) superiores aos outros tratamentos (P<0,05). Em 24 h, a associação de Ang II + IGF-I obteve maiores índices de blastocistos em comparação aos demais tratamentos contendo células foliculares (P<0,05). Somente nesse grupo foram obtidos blastocistos eclodidos após 24 h na presença de células foliculares. Em conclusão, a Ang II reverte o efeito inibitório da maturação nuclear de oócitos bovinos causado pelas células foliculares, independente da presença de gonadotrofinas, IGF-I e insulina. No entanto, a capacitação oocitária, medida pelo desenvolvimento embrionário, é superior quando a Ang II e IGF-I estão presentes em meios contendo células foliculares em cultivos de 12 + 12 horas.

Objective: Previous population-based studies provided conflicting results regarding the association of total serum insulin-like growth factor I (IGF-I) and mortality. The aim of the present study was to assess the relation of IGF-I levels with all-cause mortality in a prospective study. Design: DETECT (Diabetes Cardiovascular Risk-Evaluation: Targets and Essential Data for Commitment of Treatment) is a large, multistage, and nationally representative study of primary care patients in Germany. The study population included 2463 men and 3603 women. Death rates were recorded by the respective primary care physician. Serum total IGF-I levels were determined by chemiluminescence immunoassays and categorized into three groups (low, moderate, and high) according to the sex- and age-specific 10th and 90th percentiles. Results: Adjusted analyses revealed that men with low [hazard ratio (HR) 1.70 (95% confidence interval [CI] 1.05–2.73), p=0.03] and high [HR 1.76 (95% CI 1.09–2.85), p=0.02] IGF-I levels had higher risk of all-cause mortality compared to men with moderate IGF-I levels. The specificity of low IGF-I and high IGF-I levels increased with lower and higher cut-offs, respectively. No such association became apparent in women. Conclusions: The present study revealed a U-shaped relation between IGF-I and all-cause mortality in male primary care patients.

Breast cancer is a leading cause of cancer death of women in the U.S. today. Members of the family of insulin-like growth factors (IGFs) are proposed to play a major role in the development and subsequent uncontrolled proliferation of breast cancer cells. Insulin-like growth factor-I (IGF-I) is known to be a potent mitogen for mammary epithelial cells. IGF-I acts by binding to cell surface receptors, thereby stimulating a cascade of events leading to cell division. In the interest of interrupting the effect of IGF-I on cancerous mammary epithelial cells, an understanding of how IGF-I behaves in the presence of other extracellular components is needed. This study examines the IGF-I response of SV40-IGF-I, an immortalized bovine mammary epithelial cell line which secretes IGF-I constitutively. The microphysiometer allows real-time sampling of cellular activity by measuring the excretion of protons from a sample of cells stimulated by IGF-I binding. The contributions of other factors in enhancing or suppressing stimulation can be compared by examining the pH response of cells exposed to IGF-I in the presence of these factors. We present data showing the stimulatory effect of IGF-I in a dose dependent manner on the SV40-IGF-I cell line. In addition, we compare IGF-I stimulation with stimulation by long R3IGF-I, a substituted analogue of IGF-I having a reduced binding affinity for the IGF binding proteins. We examine the effect of insulin-like binding protein-3 (IGFBP-3) both in the presence and absence of IGF-I, finding no IGF-I independent effect in the rapid binding experiment and no effect on stimulation of IGFBP-3 pre-incubated cells by subsequent IGF-I challenge. This is of particular interest due to recent work demonstrating an IGF-independent IGFBP-3 response in a number of cell lines. Binding studies to correlate with the rapid binding stimulation show binding of the IGFBP-3 molecule with high affinity to a small number of surface receptors on the SV40-IGF-I cell. Analysis of the extracellular environment and the components contributing to the binding of IGF-I to the cell membrane receptor will provide information for the development of interventions to slow or interrupt the process of IGF-I binding and therefore cancer growth. Optimization of the Cytosensor(r) Microphysiometer System for the (transfected) SV40-IGF-I and the (parental) MAC-T cell lines was achieved to continue comparison studies of autocrine and paracrine stimulation of bovine mammary epithelial cells by IGF-I. This work was supported by the Whitaker Foundation Biomedical Engineering Grant. / Master of Science

IGF-I induz proliferação e diferenciação celular. Neste estudo visamos sua participação na imunidade específica na leishmaniose. Estudamos efeito de citocinas Th1 (IFN-g) e Th2 (IL- 4 mais IL-13) na modulação da produção de IGF-I e seu reflexo no parasitismo de macrófago (MØ) de camundongos BALB/c e C57BL/6, infectados por amastigotas e promastigotas de Leishmania (L.) major. Iniciamos avaliando os efeitos de IGF-I no modelo, onde no desenvolvimento da lesão IGF-I induziu aumento maior de lesão em camundongos BALB/c. Nos camundongos C57BL/6 o efeito foi marcante com evolução progressiva da lesão enquanto que sem o fator, a lesão se controlava. Como a produção de IGF-I por MØ é modulada por citocinas, onde IFN-g diminui e IL-4 e IL-13 aumentam a sua expressão, fomos estudar seus efeitos no modelo proposto onde MØ foram infectados com amastigotas ou promastigotas de L.(L.) major (parasitos/célula = 2:1) e incubados com IFN-g (200U/mL) ou IL-4 (2ng/mL) mais IL-13 (5ng/mL). IFN-g induziu aumento significante na produção de NO nos dois modelos estudados. O efeito de citocinas Th1 e Th2 sobre o parasitismo em MØ foi distinto em BALB/c e C57BL/6. Quando infectados por amastigotas, o parasitismo aumentou sob estímulo com IL-4 mais IL-13 e diminuiu com IFN-g como era esperado. No entanto, quando infectado por promastigota, o parasitismo aumentou com IL-4 mais IL-13 somente em células BALB/c. Por outro lado, o parasitismo diminuiu com IFN- g somente em células C57BL/6. Mesmo na ausência do estímulo por citocinas, observou-se aumento na expressão de RNA de IGF-I nos MØ de animais BALB/c infectados por formas amastigotas ou promastigotas e de C57BL/6 infectados por promastigotas. Um resultado destoante foi à diminuição da expressão de IGF-I em MØ de C57BL/6 infectados por amastigotas. Em células BALB/c, essa expressão aumentada de IGF-I ocorrida em função da infecção, somente se alterou com IL-4 mais IL-13 quando infectadas por amastigotas. Em células C57BL/6, a expressão aumentada de IGF-I com a infecção por prormastigota, sofreu diminuição sob estímulo com IFN-g, não se alterando com citocinas Th2. A expressão diminuída de IGF-I com a infecção por amastigotas diminuiu ainda mais com IFN-g e aumentou com citocinas TH2. Os dados sugerem a possibilidade de modulação do efeito de citocinas pela expressão diferenciada de IGF-I em macrófagos infectados por L. (L.) major / Insulin-like growth factor (IGF)-I induces cell proliferation and differentiation. In this study, we focused on its participation on specific immunity. We studied the effect of Th1 (IFN-g) and Th2 (IL-4 plus IL-13) cytokines on the modulation of the production of IGF-I and its influence on BALB/c and C57BL/6 macrophage (MØ) parasitism using Leishmania (L.) major amastigote and promastigote. IGF-I expression was increased in infected macrophages. Initially, we substantiated the effect of IGF-I on in vitro growth of Leishmania (L.) major promastigote, on cutaneous lesion development in vivo and diminished production of nitric oxide in MØ. On development of the lesion, IGF-I induced greater increase of the lesion in BALB/c mice. In C5BL/6 mice, its effect was more pronounced with progression of the lesion whilst without the factor it was controlled. Since IGF-I production by MØ is modulated by cytokines where IFN-g decreases and IL-4 plus IL-13 increase its expression, we studied their effects in BALB/c and C57BL/6 MØ. Macrophages were infected with L.(L.) major amastigotes or promastigotes (parasites/cell = 2:1) and incubated with IFN-g (200U/mL) or IL-4 (2ng/mL) plus IL-13 (5ng/mL). IFN-g induced a significant increase of NO production by MØ from both models. The effect of Th1 and Th2 cytokines on parasitism was distinct when MØ infected with amastigotes, the parasitism increased upon IL-4 plus IL-13 stimuli and diminished with IFN-g as expected. However, when infected with promastigotes, the parasitism increased with IL-4 plus IL-13 only in BALB/c cells. Conversely, the parasitism diminished with IFN-g only in C57BL/6. Even in the absence of cytokine stimuli, an increase of the expression of IGF-I mRNA was observed in L (L.) major amastigote- and promastigote- infected BALB/c MØ and in promastigoteinfected C57BL/6 MØ. A dissonant result was a diminished IGF-I expression in amastigoteinfected C57BL/6 MØ. In BALB/c this increased IGF-I expression with infection only altered with IL-4 plus IL-13 in amastigote-infected cells. In C57BL/6 cells, the increased IGF-I expression upon prormastigote infection diminished under IFN-g stimulus that was not altered with Th2 cytokines. A decreased IGF-I expression with amastigote-infection diminished even more with IFN-g and increased with Th2 cytokines. These data suggest a possibility of modulation of the effect of cytokines on distinct expression of IGF-I in L. (L.) major-infected MØ

O tecido adiposo e ósseo tem uma íntima relação, desde a origem comum nas células tronco estromais derivadas da medula óssea. Sabe-se que o peso corporal tem estreita correlação com a massa óssea em seres humanos. Porém, ainda não é claro qual componente do peso corporal tem maior influência sobre o ganho de massa óssea e sobre a adiposidade na medula óssea, visto que tanto indivíduos com baixo peso, quanto os obesos, apresentam altas taxas de fraturas. O objetivo deste trabalho foi comparar crianças e adolescentes obesos e eutróficos em relação a composição óssea, adiposidade da medula óssea em coluna lombar (L3), expressão do Receptor tipo 1 de IGF (IGF1R) e concentrações séricas de IGF-I e buscar correlação entre estas variáveis. Para tanto foram avaliados crianças e adolescentes de 10 a 17 anos, divididos em grupo controle e grupo obeso. Esses grupos foram submetidos a avaliação antropométrica, densitometria óssea de coluna lombar e corpo total e ressonância magnética de coluna lombar e abdome total, além de dosagens séricas de parâmetros bioquímicos e hormonais. Os pacientes do grupo obeso apresentaram associação positiva da densidade mineral óssea tanto com massa gorda quanto com massa magra, enquanto que o grupo controle apresentou associação positiva da densidade mineral óssea apenas com a massa gorda. Não houve diferença entre os grupos quanto a adiposidade da medula óssea, nem quanto aos valores de IGF-I, IGFBP3 e expressão do gene do IGF1R. / The adipose and bone tissue has an intimate relationship, from the common origin in stromal stem cells derived from the bone marrow. It is known that body weight has a close correlation with bone mass in humans. However, it is still unclear which component of body weight has a greater influence on bone mass gain and adiposity in the bone marrow, since both individuals with low weight and obese have high fracture rates. The objective of this study was to compare obese and eutrophic children and adolescents in relation to bone composition, bone marrow adiposity in the lumbar spine (L3), expression of IGF type 1 receptor (IGF1R) and serum concentrations of IGF-I and to seek correlation between these variables. For this, children and adolescents between 10 and 17 years old were divided into control and obese groups. These groups were submitted to anthropometric evaluation, bone densitometry of the lumbar spine and total body and lumbar spine and total abdominal magnetic resonance, in addition to serum levels of biochemical and hormonal parameters. The patients in the obese group had a positive association of bone mineral density with both fat mass and lean mass while the control group showed a positive association of bone mineral density with fat mass only. There was no difference between the groups regarding bone marrow adiposity, nor regarding IGF-I, IGFBP3 and IGF1R gene expression.

A insuficiência cardíaca (IC) é a via final comum da maioria das cardiomiopatias e outras doenças do aparelho circulatório. Considerando a prevalência crescente e a morbimortalidade associada representa um importante problema de saúde pública. Em quadros mais avançados, além do comprometimento funcional, portadores de IC apresentam perda de massa muscular excessiva que pode culminar em caquexia cardíaca; condição que contribui para o mau prognóstico e a mortalidade aumentadas. A massa muscular é regulada pelo balanço entre estímulos anabólicos e catabólicos. A quinase Akt vêm sendo considerando uma importante quinase na regulação do crescimento muscular por controlar o anabolismo proteico. Dessa forma, ativadores da Akt (IGF-I e insulina), bem como proteínas alvo da sinalização da Akt (mTOR e GSK3) são importantes mediadores na manutenção da massa muscular e podem ser regulados por estímulos metabólicos, nutricionais e mecânicos. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a contribuição da via de sinalização IGF-I/Akt/mTOR na atrofia muscular desencadeada pela IC tanto em humanos quanto em modelo experimental, bem como o efeito do treinamento físico aeróbico (TFA). Nossos resultados demonstraram que em biópsias do vasto lateral de pacientes portadores de IC classe II houve redução na expressão de mRNA de todas as isoformas de IGF-I e na expressão das proteínas IGFBP-3, Akt1, GSK3, pGSK3Ser9, mTOR e tendência a redução na pmTORSer2448 (p=0,08) e aumento na pAMPKThr172. Esses resultados foram acompanhados pela redução no VO2 pico desses pacientes. O TFA de 12 semanas levou a um aumento não significativo na expressão de mRNA da isoforma IGF-I Ea (p=0,07) e IGF-I PAM (p=0,06). Também observou-se aumento na pAMPKThr172 e tendência a aumento na Akt1 (p=0,07) e mTOR (p=0,06). Em modelo experimental de IC, no músculo sóleo observou-se redução na expressão das proteínas IGF-I, PI3K, pAktSer473,pGSK3Ser9 e aumento da pAMPKThr172. O TFA de 8 semanas promoveu aumento na expressão do mRNA das isoformas de IGF-I Ea, Eb e IGF-I PAM, bem como na expressão das proteínas IGFI, PI3K, pAktSer473, pmTORSer2448 e redução na pAMPKThr172. O conjunto de alterações promovido pelo TFA foi associado à maior tolerância ao esforço físico e ganho no desempenho motor em Rota Rod, além de prevenir a atrofia muscular. Quando esses animais foram tratados com rapamicina, um inibidor farmacológico da mTOR, o efeito do TFA na prevenção da atrofia muscular foi abolido. Juntos, esses resultados apoiam a hipótese de que a via de sinalização IGF-I/Akt/mTOR está envolvida no reestabelecimento muscular na IC induzida pelo TFA / Heart failure (HF) is a common ultimate consequence for the most cardiomyopathies and other diseases from circulatory system. Due its growing prevalence and morbimortality is an important public-health problem. In more advanced cases, besides functional impairment, HF patients present an excessive skeletal muscle loss which can lead to cardiac cachexia; a condition associated to a poor prognostic and increased mortality. Skeletal muscle mass is regulated by the balance between anabolic and catabolic stimuli. Akt kinase, although involved with the protein synthesis pathway, is able to regulates the skeletal muscle growth via anabolism and catabolism control. An importante role in the skeletal muscle growing has been attributed to the Akt kinase due its ability to control protein synthesis. Thus, activators (IGF-I and insulin) as well as target proteins in the Akt signaling pathway (mTOR and GSK3) are important mediators in the skeletal muscle mass homeostasis being regulated by anabolic, nutritional and mechanic stimuli. Therefore, the aim of the presente study was to evaluate the contribution of IGF-I/Akt/mTOR contribution to the muscle atrophy induced by HF in humans and mice. Additionally, the effect of aerobic exercise training were evaluated. Our data demonstrated that in biopsies obtained in the vastus lateral from class II IC patients occurred a reduction in the expression of all the forms of IGF investigated and in the expression of proteins such as IGFBP-3, Akt1, GSK3, pGSK3Ser9, mTOR, and tendency to reduce pmTORSer2448 (p=0.08) and to increase pAMPKThr172. These results were accompained by the reduction of peak VO2 in these patients. Twelve weeks of aerobic exercise training promoted a non-significant increase in the expression of the IGF-I Ea (p=0.07) and IGF-I PAM (p=0.06) mRNA expression. Moreover, it was observed an increase to pAMPKThr172, and tendency of increase for Akt1 (p=0.07) and mTOR (p=0.06) mRNA expression. In a experimental model of IC, it was observed a reduction in the expression of IGF I, PI3K, pAktSer473, pGSK3Ser9 and increase of pAMPKThr172. Eight weeks of aerobic exercise training increased the mRNA of IGF-I Ea, Eb and IGF-I PAM isoforms, as well as in the expression of IGF-I, PI3K, pAktSer473, pmTORSer2448 and pAMPKThr172 reduction. The changes induced by aerobic exercise training were associated with a higher tolerance to exercise and motor performance in rota rod besides prevent muscular atrophy. When treated with a inhibitor of mTOR, rapamycin, the adaptations induced by aerobic exercise training were blunted, supporting the hypothesis that the IGF-I/Akt/mTOR signaling pathway is involved in the recovering of muscle mass induced by physical training

La protéine kinase D1, PKD1, est une nouvelle sérine/thréonine kinase activée par de nombreux mitogènes et dérégulée dans de nombreux types de cancers dont le cancer du sein, ce qui suggère un rôle de cette kinase dans la prolifération cellulaire et la tumorigenèse. Cependant, le rôle précis et les cibles de PKD1 ne sont pas encore bien connus. Au cours de ce travail, nous avons tout d’abord démontré que PKD1 est activée par les facteurs de croissance épidermique (EGF) et fibroblastique (FGF) et qu’elle régule la voie de signalisation de l’insulin-like Growth Factor-I (IGF-I). D’autre part, nos résultats démontrent que PKD1 favorise les propriétés pro-prolifératives et pro-tumorales des cellules MCF-7 dérivées d’un adénocarcinome mammaire humain estrogéno-dépendant. Ces mécanismes mettent en jeu des voies de signalisation dépendantes de protéines kinases (la voie MEK/ERK) et hormonales (la voie estrogène/REα). Ainsi, l’ensemble de ce travail fait apparaître PKD1 comme une nouvelle cible thérapeutique anti-tumorale potentielle. / Protein kinase D1, PKD1, is a novel serine/threonine kinase which can be activated by mitogens and whose expression is altered in many tumors such as breast cancer, suggesting a role for this kinase in cancer development. However, its precise role and targets are still unclear. Our study identified PKD1 as a new regulatory kinase implicated in the control of IGF-I signal transduction pathway. Furthermore, we showed that PKD1 enhances estrogen-dependent MCF-7 breast cancer cell proliferation and tumorigenesis through the regulation of MEK/ERK and estrogen/ERα pathways. Thus, this work may define PKD1 as a novel potential anti-tumor therapeutic target.

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss der Wachstumsfaktoren IGF-I, EGF und dem Zytokin IL-6 auf den Androgenrezeptor-Signalweg zeigten in verschiedenen Prostatakarzinom-zelllinien schon nach zwei Stunden eine deutliche Degradation des Androgenrezeptor-Proteins. Die ausschließlich auf Protein-Ebene stattfindende, Wachstumsfaktor-induzierte negative Regulation des Androgenrezeptors konnte durch einen schnellen Androgeneffekt wieder aufgehoben werden. Mittels Luziferase-Reportergen-Assays wurde kein Einfluss der Wachstums-faktorwirkung auf die transkriptionelle Aktivität des Androgenrezeptors nachgewiesen. Darüber hinaus konnte eine signifikant reprimierende Wirkung durch IGF-I und EGF in Kombination mit geringen Mengen DHT beobachtet werden. Weitere Resultate dieser Arbeit deuten auf einen, durch den PI3-Kinase-Signalweg vermittelten, proteasomalen Abbauprozess des Rezeptors hin. Da die Suppression der downstream gelegenen Proteinkinase Akt keine Veränderung hinsichtlich der Degradation aufwies, konzentrierte sich die weiterführende Arbeit auf eine mögliche direkte Regulation des Androgen-rezeptors durch die PI3-Kinase. Unter Verwendung von rekombinanten GST-Fusionsproteinen konnte in Interaktionsstudien unter in vitro Bedingungen eine Phosphotyrosin-unabhängige Bindung zwischen der C-SH2-Domäne der p85-Untereinheit der PI3-Kinase und dem N- und C-Terminus des Androgenrezeptors nachgewiesen werden. Durch die nähere Charakterisierung dieser Bindungsbereiche mit Hilfe von Peptidarrays und anschließenden Alanin-Substitutionen war es möglich, für den N-Terminus 18, für den C-Terminus des Androgenrezeptors 6 und für die p85-C-SH2-Domäne der PI3-Kinase 11 Aminosäuren zu identifizieren. Die durch gezielte Punktmutagenese an diesen Aminosäurepositionen hergestellten Androgenrezeptor-Einzel- und -Mehrfachmutanten wiesen in Bindungsstudien dennoch Interaktion zur PI3-Kinase auf. Eine von Anderson und Kollegen postulierte Phosphotyrosin-unabhängige Bindung der SH2-Domänen der p85-Untereinheit der PI3-Kinase durch sogenannte „basic-X-basic“-Motive wurde ebenfalls in Interaktionstests zwischen der PI3-Kinase und dem Androgenrezeptor überprüft. Aufgrund der Tatsache, dass einige der identifizierten Aminosäuren auf dem Androgenrezeptor Teil eines „basic-X-basic“-Bindungsmotives sind, wurden Kombinationsmutanten generiert, die sowohl im N-Terminus als auch im C﷓Terminus des Androgenrezeptors ein bzw. zwei zerstörte „basic-X-basic“-Motive enthielten. Untersuchungen zum Bindungsverhalten dieser Mutanten zeigten zwar weiterhin Interaktion zur p85-C-SH2-Domäne der PI3-Kinase, jedoch der durch Western-blot-Analyse überprüfte IGF-I-induzierte Degradationseffekt des Androgenrezeptor-Proteins konnte mit zwei der verwendeten Androgenrezeptor-Kombinationsmutanten nicht mehr beobachtet werden.