A glândula pineal é um órgão transdutor da informação fótica ambiental para o meio interno do organismo, provendo melatonina para a circulação sistêmica, a qual sinaliza o período de escuro e sincroniza os ritmos endógenos de acordo com as variações ambientais (Reiter, 1993). Várias evidências apontam para uma comunicação bidirecional entre a pineal e o sistema imune. Foi identificado na glândula pineal de ratos o fator de transcrição NFkB, uma via de trasncrição preferencial para citocinas e glicocorticóides e que modula a síntese de melatonina. TNFα inibe transientemente enquanto corticosterona potencia a transcrição do gene da Aa-nat, enzima chave na síntese de melatonina (Ferreira et al., 2005; Fernandes et al., 2006). LPS é um constituinte da membrana de bactérias gram-negativas e potente indutor de inflamação sistêmica e local. A sinalização de LPS é mediada por receptores toll-like 4 (TLR4) que leva à indução da enzima sintase de óxido nítrico induzivel (iNOS) e subsequente formação de óxido nítrico (NO). O objetivo deste trabalho foi demonstrar a expressão de TLR4 e a resposta funcional da via de transdução de LPS. Foram usados ratos Wistar fêmeas (1-2 meses). O RNAm total foi extraído de pineais controle e usados em RT-PCR com primers específcos contra os transcritos tlr-4, Cd14 e o controle interno Gapdh. Para a imunohistoquímica, secções de pineal de animais perfundidos com solução fixadora seguida de fixação com PAF 4% foram usadas com o anticorpo contra TLR4, sendo o controle negativo obtido na ausência de anticorpo. Os pinealocitos foram obtidos por tripsinização seguida de dispersão mecânica. O acúmulo de NFkB em extratos nucleares de pineais de animais tratados in vivo com LPS (1 mg/kg, iv, 2h) foi analisado por EMSA. A produção de NO foi medida por microscopia confocal em células carregadas com o cromóforo fluorescente DAR-4M-AM (5μM, 30min). RT-PCR revelou a presence constitutiva do RNAm de tlr-4 e Cd14 em pineais de rato. O estudo imunohistoquímico indicou uma marcação positiva para TLR4 em localização citoplasmática e nuclear, sendo abolida qualquer marcação na ausência do anticorpo. Um aumento na translocação nuclear de NFB foi observada nos animais tratados com LPS. LPS também levou a uma resposta funcional com aumento na reatividade da iNOS e aumento na produção de NO de maneira dependente de tempo e da concentração de LPS (0,1 to 10 μg/mL). O máximo aumento da produção de NO foi observado com LPS 1 μg/mL por 2 h. Este efeito foi inibido com o pré-tratamento com L-NAME (0.1mM, 30min) e 1400W (1μM, 30 min). Estes resultados demonstram que a glândula pineal de rato está instrumentada a responder ao desafio com LPS através da indução da via NFkB mediada por TLR4. Além disso, funcionalmente esta estimulação induz um significante aumento da imunoreatividade à iNOS e produção de NO. Estes dados corroboram com a hipótese do eixo imune-pineal com supressão da produção de melatonina no início de uma resposta de defesa. / Accumulating evidences put the pineal gland and the immune system reciprocally linked by bidirectional communication. Rat pineal gland constitutively activated NFkB, which plays a role on melatonin synthesis, is a preferential transduction pathway for cytokines and glucocorticoids (Ferreira et al., 2005; Fernandes et al., 2006). TNFα transiently inhibits, while corticosterone potentiates, noradrenaline-induced Aa-nat gene transcription, a key enzyme in melatonin synthesis. Lipopolysaccharides (LPS) are the major components of the outer membrane of Gram-negative bacteria, which makes them prime targets for recognition by the immune system. Toll-like receptor 4 (TLR4) conveys LPS signaling which induces expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and subsequent nitric oxide (NO) formation. An attempt has been made to demonstrate the expression of TLR4 in the rat pineal glands as well as the characterization of functional response and the transduction pathway following LPS challenge. Female Wistar rats (1-2 months) were used. Total RNA was extracted from control pineals and used in real time RT-PCR with specific primers against tlr-4 and Cd14 transcritps and the housekeeping gene Gapdh (internal control). For immunohistochemistry, the pineals cryosections (8μm) from perfused animals (Lanas fixative, 4% PAF, 15min) followed by fixation (4% PAF, 30min) were used with an antibody against rat TLR4, being the negative control performed in the absence of primary antibody. Pinealocytes were obtained by trypsinization followed by mechanical dispersion. The amount of NFB present in nuclear extracts of pinealocytes challenged with LPS (1μg/ml, 15min) was assayed by EMSA. NO production was measured by confocal microscopy in cells loaded with the fluorescent dye DAR-4M-AM (5μM, 30min). RT-PCR revealed specific constitutive tlr-4 and Cd14 mRNA levels in rat pineals. Immunohistochemistry (n=4) indicated TLR4-positive and -negative immunostaining in the nuclear and cytoplasmic compartments of the cells. All TLR4-positive immunostaining were significantly decreased when experiments were performed in the absence of the primary antibody. An increase in the nuclear translocation of NFKB was observed in LPS challenged cells. LPS (0.1 to 10 μg/mL) also lead to a functional response, as it increased the immunoreactivity of iNOS and a time- and concentration-dependent manner the level of NO in cultured pinealocytes. The maximal NO content induced by LPS 1.0 μg/mL was observed 2h after stimulation. Baseline levels were restored after 4-6h of LPS. The LPS stimulatory effect was fully abolished by the pre-treatments with L-NAME (0.1mM, 30min) and 1400W (1μM). Therefore, our data show that pinealocytes are instrumented for answering to LPS challenge through TLR4-induced NFkB pathway. In addition we observed that this stimulation induces a significant increase in iNOS immunoreactivity and NO production. These data corroborates to the hypothesis that pineal melatonin production is suppressed at the beginning of a defense response.

A glândula pineal é um órgão transdutor da informação fótica ambiental para o meio interno do organismo, provendo melatonina para a circulação sistêmica, a qual sinaliza o período de escuro e sincroniza os ritmos endógenos de acordo com as variações ambientais (Reiter, 1993). Várias evidências apontam para uma comunicação bidirecional entre a pineal e o sistema imune. Foi identificado na glândula pineal de ratos o fator de transcrição NFkB, uma via de trasncrição preferencial para citocinas e glicocorticóides e que modula a síntese de melatonina. TNFα inibe transientemente enquanto corticosterona potencia a transcrição do gene da Aa-nat, enzima chave na síntese de melatonina (Ferreira et al., 2005; Fernandes et al., 2006). LPS é um constituinte da membrana de bactérias gram-negativas e potente indutor de inflamação sistêmica e local. A sinalização de LPS é mediada por receptores toll-like 4 (TLR4) que leva à indução da enzima sintase de óxido nítrico induzivel (iNOS) e subsequente formação de óxido nítrico (NO). O objetivo deste trabalho foi demonstrar a expressão de TLR4 e a resposta funcional da via de transdução de LPS. Foram usados ratos Wistar fêmeas (1-2 meses). O RNAm total foi extraído de pineais controle e usados em RT-PCR com primers específcos contra os transcritos tlr-4, Cd14 e o controle interno Gapdh. Para a imunohistoquímica, secções de pineal de animais perfundidos com solução fixadora seguida de fixação com PAF 4% foram usadas com o anticorpo contra TLR4, sendo o controle negativo obtido na ausência de anticorpo. Os pinealocitos foram obtidos por tripsinização seguida de dispersão mecânica. O acúmulo de NFkB em extratos nucleares de pineais de animais tratados in vivo com LPS (1 mg/kg, iv, 2h) foi analisado por EMSA. A produção de NO foi medida por microscopia confocal em células carregadas com o cromóforo fluorescente DAR-4M-AM (5μM, 30min). RT-PCR revelou a presence constitutiva do RNAm de tlr-4 e Cd14 em pineais de rato. O estudo imunohistoquímico indicou uma marcação positiva para TLR4 em localização citoplasmática e nuclear, sendo abolida qualquer marcação na ausência do anticorpo. Um aumento na translocação nuclear de NFB foi observada nos animais tratados com LPS. LPS também levou a uma resposta funcional com aumento na reatividade da iNOS e aumento na produção de NO de maneira dependente de tempo e da concentração de LPS (0,1 to 10 μg/mL). O máximo aumento da produção de NO foi observado com LPS 1 μg/mL por 2 h. Este efeito foi inibido com o pré-tratamento com L-NAME (0.1mM, 30min) e 1400W (1μM, 30 min). Estes resultados demonstram que a glândula pineal de rato está instrumentada a responder ao desafio com LPS através da indução da via NFkB mediada por TLR4. Além disso, funcionalmente esta estimulação induz um significante aumento da imunoreatividade à iNOS e produção de NO. Estes dados corroboram com a hipótese do eixo imune-pineal com supressão da produção de melatonina no início de uma resposta de defesa. / Accumulating evidences put the pineal gland and the immune system reciprocally linked by bidirectional communication. Rat pineal gland constitutively activated NFkB, which plays a role on melatonin synthesis, is a preferential transduction pathway for cytokines and glucocorticoids (Ferreira et al., 2005; Fernandes et al., 2006). TNFα transiently inhibits, while corticosterone potentiates, noradrenaline-induced Aa-nat gene transcription, a key enzyme in melatonin synthesis. Lipopolysaccharides (LPS) are the major components of the outer membrane of Gram-negative bacteria, which makes them prime targets for recognition by the immune system. Toll-like receptor 4 (TLR4) conveys LPS signaling which induces expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and subsequent nitric oxide (NO) formation. An attempt has been made to demonstrate the expression of TLR4 in the rat pineal glands as well as the characterization of functional response and the transduction pathway following LPS challenge. Female Wistar rats (1-2 months) were used. Total RNA was extracted from control pineals and used in real time RT-PCR with specific primers against tlr-4 and Cd14 transcritps and the housekeeping gene Gapdh (internal control). For immunohistochemistry, the pineals cryosections (8μm) from perfused animals (Lanas fixative, 4% PAF, 15min) followed by fixation (4% PAF, 30min) were used with an antibody against rat TLR4, being the negative control performed in the absence of primary antibody. Pinealocytes were obtained by trypsinization followed by mechanical dispersion. The amount of NFB present in nuclear extracts of pinealocytes challenged with LPS (1μg/ml, 15min) was assayed by EMSA. NO production was measured by confocal microscopy in cells loaded with the fluorescent dye DAR-4M-AM (5μM, 30min). RT-PCR revealed specific constitutive tlr-4 and Cd14 mRNA levels in rat pineals. Immunohistochemistry (n=4) indicated TLR4-positive and -negative immunostaining in the nuclear and cytoplasmic compartments of the cells. All TLR4-positive immunostaining were significantly decreased when experiments were performed in the absence of the primary antibody. An increase in the nuclear translocation of NFKB was observed in LPS challenged cells. LPS (0.1 to 10 μg/mL) also lead to a functional response, as it increased the immunoreactivity of iNOS and a time- and concentration-dependent manner the level of NO in cultured pinealocytes. The maximal NO content induced by LPS 1.0 μg/mL was observed 2h after stimulation. Baseline levels were restored after 4-6h of LPS. The LPS stimulatory effect was fully abolished by the pre-treatments with L-NAME (0.1mM, 30min) and 1400W (1μM). Therefore, our data show that pinealocytes are instrumented for answering to LPS challenge through TLR4-induced NFkB pathway. In addition we observed that this stimulation induces a significant increase in iNOS immunoreactivity and NO production. These data corroborates to the hypothesis that pineal melatonin production is suppressed at the beginning of a defense response.

O diabetes mellitus é um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos caracterizado pela hiperglicemia. Indivíduos diabéticos possuem maior susceptibilidade a infecções comparado a indivíduos sadios e a hiperglicemia é um dos principais fatores que contribuem para isso, em parte, por alterar a resposta imune. Sendo assim, os macrófagos, como células essenciais para a resposta inflamatória, podem apresentar importante papel na resposta imune alterada de indivíduos diabéticos. Neste estudo, investigamos como a hiperglicemia modula os macrófagos derivados da medula óssea (BMDMs) sob um estímulo inflamatório. Para realizar este estudo, os BMDMs de camundongos C57BL/6 machos não diabéticos e diabéticos (60 mg/kg de aloxana, iv) (CEUA / FCF / USP-488) foram cultivados sob condições normais de glicose (5,5 mM) e alta concentração de glicose (25 mM ou 40 mM) e estimuladas ou não com lipopolissacarídeo (LPS, 100 ng/mL). Em comparação com os BMDMs dos camundongos não diabéticos, os BMDMs dos camundongos diabéticos estimulados com LPS apresentaram menor expressão de CD38 no tempo basal e após 24 horas, além de menor expressão de receptor do tipo Toll (TLR)-4 na superfície celular, menor capacidade fagocítica e redução na secreção de óxido nítrico, lactato, fator de necrose tumoral- e interleucina (IL)-10, porém apresentaram maior expressão de CD80, CD86 e MHC-II, maior consumo de oxigênio e maior fosforilação em quinase ativada por estresse/quinase Jun-amino-terminal (SAPK/JNK) subunidade p46 e em quinase regulada por sinal extracelular (ERK) subunidade p42, proteína quinase B (AKT) e proteína quinase C (PKC)-δ assim como maior secreção de IL-6. Quando os BMDMs dos camundongos não diabéticos foram cultivados sob condições de alta concentração de glicose in vitro e estimulados com LPS, a expressão de TLR4 e os níveis de óxido nítrico e peróxido de hidrogênio foram reduzidos. Por outro lado, os BMDMs diabéticos que também foram cultivados em alta concentração de glicose in vitro apresentaram níveis aumentados de lactato e fosforilação reduzida em AKT e PKC-δ, porém apresentaram fosforilação aumentada em p46 SAPK/JNK. A alta concentração de glicose parece modificar o comportamento dos macrófagos, afetando diferentes aspectos dos BMDMs diabéticos e não diabéticos sob estímulo de LPS, assim a hiperglicemia deixa um legado de glicose, induzindo uma memória glicêmica, alterando o estado basal dos macrófagos, modificando a via de sinalização do TLR4 contribuindo para a susceptibilidade de indivíduos diabéticos a infecções. / Diabetes mellitus is a heterogeneous group of metabolic disorders characterized by hyperglycemia. Diabetic individuals are more susceptible to infections compared to healthy subjects, and hyperglycemia is one of the major contributing factors, partly because they alter the immune response. Thus, macrophages, as essential cells for the inflammatory response, may play an important role in the altered immune response of diabetic individuals. In this study, we investigated how hyperglycemia modulates bone marrow derived macrophages (BMDMs) under an inflammatory stimulus. To perform this study, BMDMs from non-diabetic male and diabetic C57BL/6 mice (60 mg / kg aloxane, iv) (CEUA / FCF / USP-488) were cultured under normal glucose conditions (5.5 mM) and high glucose concentration (25 mM or 40 mM) and stimulated or not with lipopolysaccharide (LPS, 100 ng / ml). Compared to non-diabetic mice BMDMs, the BMDMs of LPS-stimulated diabetic mice showed lower expression of CD38 at baseline and after 24 hours, as well as lower Toll-like receptor (TLR)-4 on the cell surface, lower secretion of lactate, tumor necrosis factor-, and interleukin (IL)-10, but showed higher expression of CD80, CD86 and MHC-II, higher oxygen consumption and greater phosphorylation in stress-activated kinase/Jun-amino-terminal kinase (SAPK / JNK) p46 subunit and in extracellular signal regulated kinase (ERK) p42 subunit, protein kinase B (AKT) and protein kinase C (PKC)-δ as well as higher secretion of IL-6. When the BMDMs of nondiabetic mice were cultured under conditions of in vitro high glucose concentration and stimulated with LPS, the levels of TLR4 expression, nitric oxide and hydrogen peroxide were reduced. On the other hand, diabetic BMDMs that were also cultured in high glucose concentration of glucose in vitro showed increased levels of lactate and reduced phosphorylation in AKT and PKC-δ, but showed increased phosphorylation in p46 SAPK/JNK. A high glucose concentration seems to modify the behavior of macrophages, affecting different aspects of diabetic and non-diabetic BMDMs under the same LPS stimulus. Hyperglycemia leaves a glucose legacy, inducing a glycemic memory, altering the basal state of macrophages, modifying the TLR4 signaling pathway, and may play a key role in the high susceptibility of diabetic individuals to infections.