A sinalização purinérgica tem sido demonstrada como um um importante modulador dediversos processos fisiológicos e fisiopatológicos. Dentre os receptores purinérgicos, o receptor P2X7 distingui-se por requerir altas concentrações de ATP em sua ativação. As demonstrações prévias de que a glândula pineal responde a diferentes estímulos purinérgicose a altas concentrações de ATP sugere um papel para os receptores P2X7 nesta glândula, embora sua expressão e função não estivesse estabelecida. O objetivo deste trabalho, portanto, foi caracterizar funcionalmente o receptor P2X7 na glândula pineal de ratos. Os resultados obtidos demonstram, pela primeira vez, a expressão gênica e proteica do receptor P2X7 na glândula pineal. Os efeitos da ativação destes receptores levam a uma inibição nos níveis de melatonina induzida por isoprenalina por um mecanismo independente da via do fator de transcrição NF-kB e da fosfolipase C. Além disso, a estimulação destes receptores inibiu a síntese de TNF induzida por LPS, resultado este semelhante ao observado na presença do pré-tratamento com antagonistas do receptor P2X7. Estes dados confirmam a presença de receptores P2X7 na glândula pineal e reiteram o relevante papel da estimulação purinérgica a sobre a síntese de melatonina e sobre a capacidade da pineal em responder a PAMPs, como o LPS / Purinergic signalling has been demonstrated as an important modulator ofseveral physiological and pathophysiological processes. Among the purinergic receptors, the activation of P2X7 receptor requireshigh concentrations of ATP. The previous demonstration that the pineal gland is responsive to different purinergic stimulus and to high concentrations of ATPsuggests a role for P2X7, although its expression and function remained unclear. The aim of this study was to functionally characterize the P2X7 receptor in the rat pineal gland.The data showedthe P2X7 receptor mRNA and protein expression in the pineal gland. The effect of its activation leads toan inhibition of melatonin content induced by isoprenaline through an independent NF-kB and PLC pathways. Furthermore, the P2X7 receptor activation inhibits the LPS-induced TNF synthesis, a similar result observed in the presence of the pre-treatment with P2X7 receptors antagonists. These data demonstrate the presence of P2X7 receptors in the rat pineal gland and confirm the relevant role of the purinergic stimulation to the pineal melatonin synthesis and responsiveness to PAMPs such as LPS

Melatonina é um hormônio produzido principalmente pela pineal, possui caráter temporizador do meio interno, ação antioxidante, neuroprotetora e neurotrófica. Outro fator que age nos processos de neuroplasticidade é o exercício físico. Este é responsável por alterar parâmetros metabólicos nos animais, e trabalhos do nosso grupo demonstraram que tais adaptações metabólicas em ratos dependem da melatonina pineal. Diante disso investigamos se as adaptações neuroplásticas em ratos submetidos ao treinamento físico também estariam relacionadas à presença deste neuro-hormônio. Nossos resultados demonstram que a melatonina não influenciou a expressão gênica e quantificação proteica de indicadores da neurogênese, somente a realização do treinamento físico alterou alguns dos parâmetros avaliados. Os níveis de corticosterona se mostraram alterados nos animais pinealectomizados. A avaliação da expressão gênica circadiana com oito pontos ao longo das 24 horas revelou o comportamento variável do mRNA de algumas proteínas atreladas ao processo de plasticidade hipocampal / Melatonin is a hormone produced mainly by pineal gland, has timer character of the internal medium, antioxidant action, neuroprotective and neurotrophic. Another factor that acts in the processes of neuroplasticity is physical exercise. This is liable to change metabolic parameters in animals, and work by our group have shown that such metabolic adaptations in rats depend on pineal melatonin. Thus we investigated whether the neuroplastic adaptations in rats submitted to physical training also would be related to the presence of this neurohormone. Our results demonstrate that the melatonin did not influence the gene expression and protein quantification of indicators of neurogenesis, only the execution of the physical training has changed some of the parameters evaluated. The levels of corticosterone were changed in pinealectomized animals. The assessment of gene expression circadian with eight points along the 24 hours showed the variable behavior of the mRNA of some proteins linked to the process of hippocampal plasticity.

A glândula pineal sintetiza o hormônio melatonina à noite e este regula diversos sistemas fisiológicos, adaptando-os às exigências de cada momento do dia. O objetivo deste trabalho foi o de analisar o perfil noturno da síntese de melatonina na glândula pineal de ratos, em diferentes idades, tratados com glutamato monossódico (MSG) no período neonatal. Ratos Wistar, machos e fêmeas, receberam injeções de MSG (4mg/g/dia) ou de solução salina (0,9%) do 2º ao 8º dia pós-natal. Foram avaliados o peso corporal e dos tecidos adiposos, o comprimento naso-anal,o perfil noturno da síntese de melatonina e da atividade da enzima AANAT, o GTT e o ITT. O MSG induziu um aumento no peso dos tecidos adiposos, sem aumento do peso corporal. Não foi observada hiperglicemia, nem intolerância à glicose, mas sim resistência insulínica. A ritmicidade circadiana da melatonina e da AANAT foi preservada, mas houve um aumento de ambos no ZT 15. As alterações na síntese de melatonina parecem decorrer das lesões hipotalâmicas provocadas pelo MSG, pela redução do NPY, aumento da insulina ou da noradrenalina. / The pineal gland synthesizes melatonin exclusively at night. Melatonin is a temporal synchronizer of several physiological functions, adapting the organism to the diurnal environmental changes. The purpose of this work was to analyze the effects of neonatal monosodium glutamate (MSG) administration on the nocturnal profile of melatonin synthesis in the pineal gland. Wistar rats, males and females, were injected neonatally with MSG (4mg/g/day) or saline solution (0.9%) from the 2nd to 8th post-natal day. Body weight and adipose tissue weight, naso-anal length, nocturnal melatonin and AANAT activity profiles, GTT and ITT were analyzed. MSG induced a great increase in adipose depots without increase in body weight. It did not induce hyperglycemia nor glucose intolerance, but induced insulin resistance. Circadian rhythmicity of melatonin synthesis and AANAT activity was not altered, but there was an increase at ZT 15 in both. It seems that melatonin synthesis changes could be related to hypothalamic lesions, through a reduction in NPY or insulin/norepinephrine elevation.

Diabetes mellitus é uma doença resultante da baixa sensibilidade à insulina ou insuficiência da célula beta pancreática ou da associação dos dois fatores. Ratos com diabetes induzida por estreptozotocina durante o período neonatal no quinto dia de idade desenvolvem o quadro diabético clássico de hiperglicemia, hipoinsulinemia, poliúria, polidipsia agravada pela resistência à insulina na vida adulta. Neste estudo, foi investigado se o efeito de longo prazo do tratamento com melatonina e a sua associação com a pioglitazona pode melhorar a resistência à insulina e outras desordens metabólicas nesses animais. Após o desmame, os animais foram divididos nos seguintes grupos: grupo controle (C) - animais saudáveis controle; grupo diabético (D) - animais diabéticos sem tratamento adicional; grupo melatonina (M) - ratos diabéticos tratados com melatonina (1mg/kg); grupo melatonina mais pioglitazona (MP) - ratos diabéticos tratados com melatonina (1mg/kg) e pioglitazona (5mg/kg). Quando adultos (12ª semana de idade) animais foram sacrificados e os tecidos adiposos subcutâneos (SC), epididimal (EP) e retroperitoneal (RP) foram retirados, pesados e processados para isolamento dos adipócitos para avaliar a taxa de captação de glicose, oxidação de glicose e incorporação em lipídios. Amostras de sangue foram coletadas para dosagens bioquímicas. Tratamento com melatonina, associada ou não com pioglitazona, reduziu a hiperglicemia, polidipsia e polifagia, assim como a resistência à insulina, como demonstrado por KITT e HOMA. No entanto, o tratamento com melatonina não conseguiu recuperar a deficiência de peso corporal, da massa de gordura e tamanho dos adipócitos de animais diabéticos. Os níveis de adiponectina e frutosamina foram completamente recuperados pelo tratamento com melatonina, associada ou não com pioglitazona, enquanto nem o nível de insulina plasmática, nem a capacidade de secreção de insulina foram melhorados nos animais diabéticos tratados. Além disso, a melatonina causou um atraso significativo no desenvolvimento sexual deixando as estruturas sexuais menores do que as dos animais diabéticos não tratados. O tratamento com melatonina, associado ou não à pioglitazona, melhorou a responsividade dos adipócitos à insulina dos animais diabéticos, como mostrado no teste de captação de glicose (SC, PE e PR), nos testes de oxidação da glicose e incorporação de glicose em lípidos (PE e RP), um efeito que parece ser parcialmente relacionado com um aumento da expressão de substrato receptor de insulina 1 (IRS1), acetil-coenzima-A carboxilase (ACC) e ácido graxo sintase (FAS). Os animais do grupo D apresentaram menor capacidade basal lipolítica no tecido PE em relação ao grupo C, enquanto o tratamento com melatonina associada à pioglitazona foi capaz de restaurar essa capacidade. Finalmente, os animais tratados com melatonina mostraram expressão gênica aumentada de IR, C/EBP<font face=\"Symbol\">&#945; e FAS, e o grupo MP mostraram expressão gênica aumentada de G6PDH e C/EBP<font face=\"Symbol\">&#945;. Em conclusão, o tratamento com melatonina foi capaz de atenuar as anormalidades metabólicas neste modelo de diabetes, incluindo a resistência à insulina, e promoveu um controle glicêmico a longo prazo. / Diabetes mellitus is a disease resulting from low insulin sensibility or pancreatic beta-cell insufficiency or the association of the two factors. Rats with streptozotocin-induced diabetes during the neonatal period by the fifth day of age develop the classic diabetic picture of hyperglycemia, hypoinsulinemia, polyuria, polydipsia aggravated by insulin resistance in adulthood. In this study, we investigated whether the effect of long-term treatment with melatonin and its association with pioglitazone can improve insulin resistance and other metabolic disorders in these animals. After weaning, the animals were divided into the following groups: control group (C) healthy control animals, diabetic group (D) - diabetic animals without additional treatment, melatonin group (M) - diabetic rats treated with melatonin (1mg/kg); melatonin plus pioglitazone group (MP) - diabetic rats treated with melatonin (1mg/kg) and pioglitazone (5mg/kg). When adults (12th week of age) animals were then sacrificed and the subcutaneous (SC), epididymal (EP) and retroperitoneal (RP) fat pads were excised, weighed and processed for adipocyte isolation for assessing glucose uptake, oxidation and incorporation into lipids. Blood samples were collected for biochemical assays. Melatonin treatment, associated or not with pioglitazone, reduced hyperglycemia, polydipsia, and polyphagia as well as improved insulin resistance as demonstrated by KITT and HOMAir. However, melatonin treatment was unable to recover body weight deficiency, fat mass and adipocyte size of diabetic animals. Adiponectin and fructosamine levels were completely recovered by melatonin treatment, associated or not with pioglitazone, while neither plasma insulin level nor insulin secretion capacity were improved in diabetic animals. Furthermore, melatonin caused a marked delay in the sexual development leaving genital structures smaller than those of non-treated diabetic animals. Melatonin treatment, associated or not with pioglitazone, improved the adipocyte responsiveness to insulin in diabetic animals as shown in glucose uptake (SC, EP and RP), glucose oxidation and incorporation of glucose into lipids (EP and RP) tests, an effect that seemed to be partially related to an increased expression of insulin receptor substrate 1 (IRS1), acetyl-coenzyme-A carboxylase (ACC) and fatty acid synthase (FAS). Animals from group D showed a lower basal lipolytic capacity in tissue PE compared to group C, while treatment with melatonin associated with pioglitazone was able to restore this capability. Finally, animals treated with melatonin showed increased gene expression of IR, C/EBP<font face=\"Symbol\">&#945; and FAS, and group MP showed increased gene expression of G6PDH and C/EBP<font face=\"Symbol\">&#945;. In conclusion, melatonin treatment was capable of ameliorating the metabolic abnormalities in this particular diabetes model, including insulin resistance and promoting a better long-term glycemic control.

Os ritmos biológicos circadianos garantem a relação temporal entre os seres e o ambiente. A regulação metabólica se relaciona à ritmicidade dos ciclos de claro-escuro, com importância das ações da melatonina e dos glicocorticoides no fígado. Investigamos a participação dos glicocorticoides no ajuste metabólico mediado pela secreção rítmica de melatonina e no contexto inflamatório hepático. Ratos Wistar machos pinealectomizados tratados ou não com RU 486 tiveram o padrão circadiano circulante de corticosterona, insulina e glicose aferido ao longo de 8ZTs e no ZT10. Neste ponto, analisou-se a expressão de RNAm e protéica envolvidas em ações metabólicas e inflamatórias. Testes in vivo de tolerância à glicose e ao piruvato e a fosforilação da Akt hepática no ZT10 em resposta à insulina, em conjunto às alterações de peso e composição corpórea, conteúdo de glicogênio e histologia do fígado, apontam maior influência da corticosterona na gliconeogênese e correlação de ambos os hormônios nas alterações energéticas e na instalação de um quadro pró-inflamatório hepático. / Circadian biological rhythms guarantee the temporal relationship between living beings and the environment. Metabolic regulation relates to the rhythm to the light-dark cycle, with importance of the actions of melatonin and glucocorticoids in the liver. We investigated the participation of glucocorticoids in the metabolic adjustment mediated by rhythmic secretion of melatonin on the liver inflammatory context. Male Wistar rats pinealectomized treated or not with RU 486 had the circadian levels of circulating corticosterone, insulin and glucose measured along 8ZTs and on ZT10. At this point, we analyzed mRNA and protein expression related to metabolic and inflammatory actions. In vivo tests to glucose and pyruvate tolerance and rating the phosphorylation of Akt in response to insulin in liver at ZT10, with the changes in weight and body composition, glycogen content and liver histology, indicate influence of corticosterone in gluconeogenesis and correlation of both hormones in energy alterations and on the installation of a hepatic pro-inflammatory process.

A glândula pineal produz melatonina, estimulada pela liberação noturna de noradrenalina na pineal. O exercício físico aumenta a atividade dos neurônios simpáticos periféricos e a noradrenalina, o que modularia a síntese de melatonina. Porém há controvérsias, pois viu-se o aumento, a diminuição e a não alteração da síntese de melatonina induzida pelo exercício. Ademais, o diabetes induzido e o envelhecimento reduzem a síntese de melatonina pineal em ratos. Dessa maneira avaliou-se os efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a síntese desse hormônio sob várias condições: animais adultos, diabéticos não tratados e idosos, sendo eles sedentários ou treinados. Nos adultos treinados não houve diferença na produção de melatonina, nos diabéticos não foi vista alteração na atividade da enzima AANAT e nos idosos treinados houve aumento na atividade da AANAT e na expressão gênica do receptor &beta; adrenérgico no ZT18. Em suma, o treinamento físico não alterou a síntese de melatonina nos animais adultos e nos diabéticos, mas foi capaz de modulá-la nos animais idosos treinados. / The pineal gland produces melatonin stimulated by the nocturnal release of norepinephrine. Physical exercise increases the activity of peripheral sympathetic neurons and norepinephrine release, which may modulate melatonin synthesis. Melatonin synthesis modulation by exercise remains controversial. On the other hand, induced diabetes and aging reduce the pineal melatonin synthesis. In this way, we assessed the effects of aerobic exercise training on the synthesis of this hormone under various conditions: adult, untreated diabetic and aged animals, either sedentary or trained. Physical exercise did not alter melatonin production in adult rats and diabetic ones showed no AANAT enzyme activity change. Trained aged animals presented no increase in AANAT activity and &beta;-adrenergic receptor gene expression at ZT18. In conclusion, physical training did not alter melatonin synthesis in adult animals and in diabetic ones but was able to modulate it in trained aged animals.

O tecido adiposo, através da leptina, desempenha um papel permissivo sobre a maturação sexual do indivíduo. Apesar da importância do tecido adiposo para a puberdade, pouco se sabe a respeito do processo de formação deste tecido neste período da vida. Estudos em humanos têm descrito a presença de resistência à insulina puberal. Assim, frente à importância do tecido adiposo para a puberdade, o objetivo do trabalho foi investigar a resposta do tecido adiposo à insulina no período puberal. Foram utilizados os coxins adiposos subcutâneo e periepididimal. Na puberdade, paralelamente à intolerância à glicose transitória que ocorreu nas semanas iniciais, e, portanto, prejuízo da utilização da glicose pelos tecidos insulino-dependentes, o tecido adiposo (SC e PE) teve sua responsividade normal à insulina e uma melhor capacidade de incorporação de glicose em lipídeos o que leva a crer que há um desvio da utilização deste substrato energético, a glicose, para a formação do tecido adiposo. / The adipose tissue is critical to puberty. Leptin exerts a permissive role to hypothalamic-hypophysial-gonadal maturation and, thereby, adipose tissue is necessary to pubertal development. Despite its importance to puberty, little is known about the process of adipose tissue formation during this period of life. Researches have described insulin resistance at pubertal period in humans. The adipose tissue importance to puberty added to pubertal insulin resistance described in humans lead us to investigate how the adipose tissue responds to insulin at this period since it is essential at this time. We assessed two distinct fat pads: the subcutaneous fat pad and the epididymal one. At the puberty, despite the temporary glucose intolerance and the constraint for glucose utilization by insulin-dependent tissues, the adipose tissue had normal insulin responsiveness plus an improved capacity to synthesize lipids from glucose which led us to hypothesize that glucose could have been deviated towards the adipose tissue.

A glândula pineal de mamíferos não é uma estrutura oscilatória autônoma, exigindo a liberação de noradrenalina (Nor) na fase escura para que a melatonina seja circadianamente produzida. Na cultura padrão de glândula pineal, o órgão não expressa ritmicidade funcional e para mimetizar o padrão fisiológico de liberação de Nor, desenvolvemos a cultura temporizada com Nor. Logo, o objetivo desse trabalho foi investigar a manutenção do ritmo de expressão dos genes relógio pela cultura temporizada, e qual a via noradrenérgica envolvida. Para os estudos in vitro, realizaram-se culturas dos grupos: controle (sem Nor), agudo (cultura padrão) e temporizado (12h com Nor/12h sem Nor). Além disso, à cultura temporizada se adicionou Prasozin e/ou Propranolol. Analisou-se expressão dos genes relógio, atividade da enzima AANAT e conteúdo de melatonina no meio de cultura. No grupo temporizado, observou-se a manutenção da ritmicidade dos genes analisados, diferente do observado nos grupos controle, agudo e temporizado tratado com bloqueadores, além do aumento da atividade enzimática da AANAT e aumento do conteúdo de melatonina. Em suma, a cultura temporizada com Nor se mostra importante para evitar a arritmicidade encontrada na cultura padrão de glândula pineal. / The mammals pineal gland is not an autonomous oscillator, the circadian melatonin synthesis requires the release of norepinephrine (NE) on the dark phase. In standard pineal gland culture, the glands do not express any functional rhythmicity. To mimic the physiological pattern of NE release in the pineal gland culture, we developed a synchronized culture with NE. We aimed to investigate the maintenance of circadian clock genes expression within rat pineal gland under acute and synchronized culture and the noradrenergic pathway involved. In in vitro experiments, culture glands were under: control (without NE), acute (standard culture) and synchronized (12h with NE/12h without NE) conditions. Furthermore, in the synchronized group were added Prasozin and/or Propranolol. We investigated clock genes expression, AANAT activity and melatonin content. The synchronized culture was able to maintain the rhythmic clock genes expression, which didn´t occur in control, acute and synchronized treated with blockers groups, and was able to improve AANAT activity and melatonin synthesis. In conclusion, synchronized culture method showed as a useful approach to avoid disruption of rhythmic variations found in the standard culture.

A glândula pineal sintetiza o hormônio melatonina no período escuro. No rato, a ativação dos receptores a e b-adrenérgicos aumenta os níveis de AMPc, levando à síntese e ativação da enzima arilalquilamina-N-acetiltransferase (AANAT). A glândula recebe também inervação parassimpática, sendo inibitório o efeito da acetilcolina. A metilecgonidina (AEME) é o produto da pirólise da cocaína, quando esta é usada sob a forma de \"crack\". Neste trabalho estudamos os efeitos e os mecanismos de ação da AEME sobre a síntese da melatonina. Foram investigados a atividade da AANAT, o Ca2+, o AMPc e a viabilidade celular e a fragmentação do DNA. A AEME reduziu a síntese da melatonina in vivo e in vitro, sendo este efeito revertido pela atropina. A AEME induziu um aumento do Ca2+, não alterando o AMPc e a atividade da AANAT. A viabilidade celular e fragmentação do DNA não foram modificadas pela AEME. Em conclusão, a AEME reduz a síntese da melatonina, in vitro e in vivo, e a sua ação se dá por interferir com o sistema colinérgico muscarínico. / The pineal gland synthesizes the hormone melatonin in the dark. In rats, the activation of a and b-adrenergic receptors increases cAMP levels and the synthesis and activity of arylalkylamine-N-acetyltransferase enzyme (AANAT). The pineal gland is also innervated by parasympathetic fibers, being inhibitory the effect of acetylcholine. Methylecgonidine (AEME) is the pyrolysis product of cocaine when it is used as \"crack.\" In this work we studied the effects of AEME on the melatonin synthesis, in vitro and in vivo. We investigated AANAT activity, iCa2+, cAMP, cell viability and DNA fragmentation. AEME reduced melatonin synthesis in vivo and in vitro, and this effect was reversed by atropine. There was an increase in Ca2+, but not in cAMP or AANAT activity induced by AEME. Cell viability and DNA fragmentation were not affected by AEME. In conclusion, AEME reduced melatonin synthesis in vitro and in vivo, being this effect mediated by the muscarinic cholinergic system.

A glândula pineal, via melatonina (MEL), desempenha uma importante função regulatória no metabolismo de carboidratos e parece ser de fundamental importância nas adaptações metabólicas dos tecidos adiposo e muscular. Evidências mostram que animais pinealectomizados são incapazes de se adaptarem a condições estressantes e não conseguem desenvolver as alterações adaptativas ao exercício. Sabendo que o animal idoso apresenta considerável redução da produção de MEL, o objetivo deste estudo foi investigar a adaptação metabólica ao treinamento físico no animal idoso com e sem reposição de MEL. Para tanto, foram utilizados ratos Wistars, com 12 meses de vida, que foram divididos em 4 grupos: controles sedentários; controles treinados; suplementados com MEL sedentários; suplementados com MEL treinados. A suplementação com MEL teve a duração de 16 semanas, enquanto o treinamento físico teve a duração de 8. Os resultados mostraram que a suplementação com MEL em animais idosos tem grande importância nas adaptações induzidas pelo treinamento físico aeróbio / The pineal gland, melatonin (MEL), plays an important physiological and regulatory function in carbohydrate metabolism and seems to be of fundamental importance in determining the metabolic adaptations of adipose and muscle tissues. Evidence shows that pinealectomized animals are unable to adapt to stressful conditions, thus fail to develop adaptive metabolic changes to aerobic exercise and therefore do not exhibit the same performance as control trained animals. Knowing that the elderly animal presents a considerable reduction in MEL production, the objective of this study was to investigate the metabolic adaptation to exercise training in aged animals with and without replacement of MEL. The animals, Male-Wistar, were divided into four groups: sedentary control, trained control, sedentary treated with MEL, trained treated with MEL. The Supplementation with MEL lasted 16 weeks, while physical training lasted 8 weeks. The results demonstrated that MEL supplementation in elderly animals is of great importance in adaptations induced by aerobic exercise.