A redução dos hormônios gonadais seja pelo processo natural de falência folicular denominado nas humanas de menopausa, seja pela ooforectomia, está associado com aumento da incidência de doença cardiovascular em mulheres no período pós menopausa. O objetivo desse estudo é avaliar o efeito da ooforectomia e a suplementação com DHEA sobre a morfologia dos cardiomiócitos, a expressão de proteínas celulares envolvidas com crescimento e apoptose celular e a função cardíaca. A ooforectomia induz maior ganho de massa corporal e do coração, no entanto, a avaliação morfológica do VE mostrou que há uma redução da espessura dos cardiomiócitos e do número de núcleos. Ademais, o immunoblotting demonstrou uma diminuição na expressão das proteínas IR, IRS1 e AKT nos corações das ratas ooforectomizadas e os parâmetros hemodinâmicos foram semelhantes entre os grupos. O tratamento com DHEA reverteu a redução do número de núcleos sem interferir nos demais parâmetros avaliados. Os dados obtidos nos permite concluir que a ausência dos esteroides gonadais por si só resulta em modificações morfológicas dos cardiomiócitos que podem estar relacionados ao processo de apoptose sem afetar a função de bomba do coração e o uso do DHEA é capaz de reverter a redução numérica dos núcleos. / The reduction of gonadal hormones by menopause, the natural process of failure in the human follicle, or by surgical removal, is associated with increased incidence of cardiovascular disease in postmenopause women. The aim of this study is to evaluate the effect of oophorectomy and the DHEA supplementation on the morphology of cardiomyocytes, on the expression of proteins involved in cell growth, on apoptosis (IGF-1R, IR, IRS-1, PI3K, AKT, MAPKp42/44, JAK2) and on the cardiac function. Oophorectomy enhances both the body mass e heart weight, however the left ventricle showed a reduction in cardiomyocyte thickness by 15% and in the number of nuclei by 20%. Moreover the immunoblotting showed a decrease from 25 to 50% in the expression of IR, IRS-1 and AKT proteins in the hearts of oophorectomized rats. The hemodynamic parameters were similar between groups. Treatment with DHEA reversed the reduction in the number of nuclei with no change in the other parameters evaluated. Our data allow us to conclude that the absence of gonadal steroids per se induces morphological changes in the cardiomyocytes that may be related to apoptosis with no change on the heart pump function. The DHEA supplementation is able to reverse the reduced number of nuclei.

Em machos, tanto o envelhecimento quanto a obesidade induzida por dieta hiperlipídica (DHL) apresentam defeitos na ação insulínica, no entanto há carência de informações sobre fêmeas. Avaliamos a sensibilidade à insulina, tolerância à glicose, o padrão estral e a expressão de proteínas da via insulínica em hipotálamo e músculo de fêmeas C57BL6. Camundongos com 10 meses de vida e com 4 meses alimentados com DHL apresentaram aumento de coxins gordurosos, resistência à insulina e intolerância à glicose em relação a seus controles. A DHL induziu redução no número de corpos lúteos, precedido de alteração do padrão estral; aumento da expressão do IR e PI3K no hipotálamo e de PI3K/AKT1 e IL-6 em músculo gastrocnêmio. No hipotálamo dos animais com 10 meses foi detectada redução na expressão do IR e TNF alpha. Confirmamos a associação entre obesidade, resistência à insulina e intolerância a glicose induzidas por dieta hiperlipídica e envelhecimento em fêmeas. Além disso, nestes modelos foi detectada modificação na expressão do IR hipotalâmico de modo distinto. / In males, aging and obesity induced by high-fat diet (HFD) show defects in insulin action, but there is a lack of information about females. We evaluated the insulin sensitivity, glucose tolerance, estrous cycle and proteins expression of the intracellular insulin pathway in the hypothalamus and skeletal muscle of female C57BL6. Ten month-old mice and 4 mo HFD fed mice had increased fat pads, insulin resistance and glucose intolerance. The HFD fed group showed impaired estrous cycle pattern followed by reduced number of corpora lutea. There were also, increased IR and PI3K protein levels in the hypothalamus and increased PI3K/AKT1 and IL-6 proteins in skeletal muscle. In hypothalamus of 10 month-old mice there was a decreased IR and TNF alpha proteins level. Thus, our data confirm the association between obesity, insulin resistance and glucose intolerance induced by HFD and aging in female mice. Moreover, there were distinct change proteins in expression of the hypothalamic IR in both animal models.

A redução dos hormônios gonadais seja pelo processo natural de falência folicular denominado nas humanas de menopausa, seja pela ooforectomia, está associado com aumento da incidência de doença cardiovascular em mulheres no período pós menopausa. O objetivo desse estudo é avaliar o efeito da ooforectomia e a suplementação com DHEA sobre a morfologia dos cardiomiócitos, a expressão de proteínas celulares envolvidas com crescimento e apoptose celular e a função cardíaca. A ooforectomia induz maior ganho de massa corporal e do coração, no entanto, a avaliação morfológica do VE mostrou que há uma redução da espessura dos cardiomiócitos e do número de núcleos. Ademais, o immunoblotting demonstrou uma diminuição na expressão das proteínas IR, IRS1 e AKT nos corações das ratas ooforectomizadas e os parâmetros hemodinâmicos foram semelhantes entre os grupos. O tratamento com DHEA reverteu a redução do número de núcleos sem interferir nos demais parâmetros avaliados. Os dados obtidos nos permite concluir que a ausência dos esteroides gonadais por si só resulta em modificações morfológicas dos cardiomiócitos que podem estar relacionados ao processo de apoptose sem afetar a função de bomba do coração e o uso do DHEA é capaz de reverter a redução numérica dos núcleos. / The reduction of gonadal hormones by menopause, the natural process of failure in the human follicle, or by surgical removal, is associated with increased incidence of cardiovascular disease in postmenopause women. The aim of this study is to evaluate the effect of oophorectomy and the DHEA supplementation on the morphology of cardiomyocytes, on the expression of proteins involved in cell growth, on apoptosis (IGF-1R, IR, IRS-1, PI3K, AKT, MAPKp42/44, JAK2) and on the cardiac function. Oophorectomy enhances both the body mass e heart weight, however the left ventricle showed a reduction in cardiomyocyte thickness by 15% and in the number of nuclei by 20%. Moreover the immunoblotting showed a decrease from 25 to 50% in the expression of IR, IRS-1 and AKT proteins in the hearts of oophorectomized rats. The hemodynamic parameters were similar between groups. Treatment with DHEA reversed the reduction in the number of nuclei with no change in the other parameters evaluated. Our data allow us to conclude that the absence of gonadal steroids per se induces morphological changes in the cardiomyocytes that may be related to apoptosis with no change on the heart pump function. The DHEA supplementation is able to reverse the reduced number of nuclei.

Em machos, tanto o envelhecimento quanto a obesidade induzida por dieta hiperlipídica (DHL) apresentam defeitos na ação insulínica, no entanto há carência de informações sobre fêmeas. Avaliamos a sensibilidade à insulina, tolerância à glicose, o padrão estral e a expressão de proteínas da via insulínica em hipotálamo e músculo de fêmeas C57BL6. Camundongos com 10 meses de vida e com 4 meses alimentados com DHL apresentaram aumento de coxins gordurosos, resistência à insulina e intolerância à glicose em relação a seus controles. A DHL induziu redução no número de corpos lúteos, precedido de alteração do padrão estral; aumento da expressão do IR e PI3K no hipotálamo e de PI3K/AKT1 e IL-6 em músculo gastrocnêmio. No hipotálamo dos animais com 10 meses foi detectada redução na expressão do IR e TNF alpha. Confirmamos a associação entre obesidade, resistência à insulina e intolerância a glicose induzidas por dieta hiperlipídica e envelhecimento em fêmeas. Além disso, nestes modelos foi detectada modificação na expressão do IR hipotalâmico de modo distinto. / In males, aging and obesity induced by high-fat diet (HFD) show defects in insulin action, but there is a lack of information about females. We evaluated the insulin sensitivity, glucose tolerance, estrous cycle and proteins expression of the intracellular insulin pathway in the hypothalamus and skeletal muscle of female C57BL6. Ten month-old mice and 4 mo HFD fed mice had increased fat pads, insulin resistance and glucose intolerance. The HFD fed group showed impaired estrous cycle pattern followed by reduced number of corpora lutea. There were also, increased IR and PI3K protein levels in the hypothalamus and increased PI3K/AKT1 and IL-6 proteins in skeletal muscle. In hypothalamus of 10 month-old mice there was a decreased IR and TNF alpha proteins level. Thus, our data confirm the association between obesity, insulin resistance and glucose intolerance induced by HFD and aging in female mice. Moreover, there were distinct change proteins in expression of the hypothalamic IR in both animal models.

A angiotensina II (AngII) pode ativar as vias de sinalização das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs). Investigamos o papel da obesidade e das MAPKs na resposta à AngII em ratos obesos por injeção de glutamato monossódico (Ob). Artérias mesentéricas de resistência com endotélio intacto e não as artérias sem endotélio, isoladas de Ob, respondem menos à AngII. As respostas à noradrenalina e ao cloreto de potássio estavam inalteradas. Aumento da expressão do receptor AT2 (AT2R), da óxido nítrico sintase (eNOS) e da ERK1/2 podem estar envolvidos na menor resposta pois a inibição do AT2R, da eNOS e da ERK1/2 corrigiram-na. A maior ativação da ERK1/2 nos Ob levou à maior ativação da eNOS e maior geração de NO, diminuindo a resposta à Ang II. Concluímos que na obesidade, a resposta contrátil à Ang II é menor, como possível mecanismo adaptativo frente ao aumento da ativação do sistema renina-angiotensina. Esse mecanismo envolve a participação do endotélio com maior liberação de NO, aumento do número de AT2R, e da fosforilação da eNOS e da ERK1/2. / Angiotensin II (AngII) can activate mitogen-activated protein kinases (MAPKs) pathways. We investigated the role of obesity and MAPKs in AngII response in monosodium glutamate-induced obese rats (Ob). Endothelium-intact but not endothelium-denuded mesenteric resistance arteries isolated from Ob exhibited a lower response to AngII. The response to nordrenaline and potassium chloride were unaltered. Increased expression of AT2 receptor, nitric oxide synthase (eNOS) and ERK1/2 might be involved in the reduced response since inhibition of AT2R, eNOS and ERK1/2 corrected it. Increased activation of ERK 1/2 in Ob might activate eNOS, generating more NO and vasodilation that contributed to reduce the contraction to AngII. We concluded that, in obesity, the lower response to AngII might be an adaptive mechanism against the increased activation of the renin-angiotensin system. This mechanism involves the participation of the endothelium through a greater release of NO, increased AT2R, eNOS and ERK1/2 expressions.

A angiotensina II (AngII) pode ativar as vias de sinalização das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs). Investigamos o papel da obesidade e das MAPKs na resposta à AngII em ratos obesos por injeção de glutamato monossódico (Ob). Artérias mesentéricas de resistência com endotélio intacto e não as artérias sem endotélio, isoladas de Ob, respondem menos à AngII. As respostas à noradrenalina e ao cloreto de potássio estavam inalteradas. Aumento da expressão do receptor AT2 (AT2R), da óxido nítrico sintase (eNOS) e da ERK1/2 podem estar envolvidos na menor resposta pois a inibição do AT2R, da eNOS e da ERK1/2 corrigiram-na. A maior ativação da ERK1/2 nos Ob levou à maior ativação da eNOS e maior geração de NO, diminuindo a resposta à Ang II. Concluímos que na obesidade, a resposta contrátil à Ang II é menor, como possível mecanismo adaptativo frente ao aumento da ativação do sistema renina-angiotensina. Esse mecanismo envolve a participação do endotélio com maior liberação de NO, aumento do número de AT2R, e da fosforilação da eNOS e da ERK1/2. / Angiotensin II (AngII) can activate mitogen-activated protein kinases (MAPKs) pathways. We investigated the role of obesity and MAPKs in AngII response in monosodium glutamate-induced obese rats (Ob). Endothelium-intact but not endothelium-denuded mesenteric resistance arteries isolated from Ob exhibited a lower response to AngII. The response to nordrenaline and potassium chloride were unaltered. Increased expression of AT2 receptor, nitric oxide synthase (eNOS) and ERK1/2 might be involved in the reduced response since inhibition of AT2R, eNOS and ERK1/2 corrected it. Increased activation of ERK 1/2 in Ob might activate eNOS, generating more NO and vasodilation that contributed to reduce the contraction to AngII. We concluded that, in obesity, the lower response to AngII might be an adaptive mechanism against the increased activation of the renin-angiotensin system. This mechanism involves the participation of the endothelium through a greater release of NO, increased AT2R, eNOS and ERK1/2 expressions.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Diabetes mellitus is a group of related metabolic diseases that share a common pathological mechanism: insufficient insulin signaling. Insulin is a hormone secreted from pancreatic β cells that promotes energy storage and consequently lowers blood glucose. In contrast, the hormone glucagon, released by pancreatic α cells, plays a critical complementary role in metabolic homeostasis by releasing energy stores and increasing blood glucose. Restoration of β cell mass in diabetic patients via β cell regeneration is a conceptually proven approach to finally curing diabetes. Moreover, in situ regeneration of β cells from endogenous sources would circumvent many of the obstacles encountered by surgical restoration of β cell mass via islet transplantation. Regeneration may occur both by β cell self-duplication and by neogenesis from non-β cell sources. Although the mechanisms regulating the β cell replication pathway have been highly investigated, the signals that regulate β cell neogenesis are relatively unknown. In this dissertation, I have used zebrafish as a genetic model system to investigate the process of β cell neogenesis following insulin signaling depletion by various modes. Specifically, I have found that after their ablation, β cells primarily regenerate from two discrete cellular sources: differentiation from uncommitted pancreatic progenitors and transdifferentiation from α cells. Importantly, I have found that insulin and glucagon play crucial roles in controlling β cell regeneration from both sources. As with metabolic regulation, insulin and glucagon play counter-balancing roles in directing endocrine cell fate specification. These studies have revealed that glucagon signaling promotes β cell formation by increasing differentiation of pancreas progenitors and by destabilizing α cell identity to promote α to β cell transdifferentiation. In contrast, insulin signaling maintains pancreatic progenitors in an undifferentiated state and stabilizes α cell identity. Finally, I have shown that insulin also regulates pancreatic exocrine cell development. Insufficient insulin signaling destabilized acinar cell fate and impairs exocrine pancreas development. By understanding the roles of pancreatic hormones during pancreas development and regeneration can provide new therapeutic targets for in vivo β cell regeneration to remediate the devastating consequences of diabetes.