O tecido adiposo marrom (TAM), caracterizado pela presença da proteína termogênica UCP-1, é conhecido há muitas décadas como um tecido termogênico em mamíferos, porém sua significância clínica em humanos era considerada pequena, com exceção de neonatos, até que o desenvolvimento e uso de métodos de PET-FDG terem demonstrado que humanos adultos também possuem TAM ativo, especialmente após exposição ao frio. Essa descoberta levou a um enorme aumento nas pesquisas sobre o assunto, já que sua ativação, levando a um aumento do gasto energético, poderia, pelo menos na teoria, ser uma possível arma no tratamento da obesidade e diabetes tipo 2 e sua redução ou ausência ser uma causa de ganho de peso. Muitos compostos vêm sendo estudados como possíveis recrutadores e ativdadores desse tecido. A melatonina é um deles, embora nenhum estudo tenha sido feito em humanos. A melatonina, um hormônio pineal sintetizado à noite com um papel crítico na sincronização do ritmo circadiano, é estudado há várias décadas como um regulador chave do metabolismo energético em diversas espécies animais. Ratos pinealectomizados ganham peso e tem distúrbios metabólicos durante sua vida, e a suplementação noturna de melatonina, reverte estas alterações, sem redução da ingesta alimentar. Devido a isso, uma hipótese é que o papel central da melatonina no metabolismo energético inclui sua função no gasto energético, possivelmente relacionado à ativação do TAM. Muitos modelos experimentais, a maioria em animais hibernantes, demonstraram o papel da melatonina no recrutamento do TAM. Nesse estudo, o objetivo é determinar se a suplementação de melatonina para indivíduos e animais de experimentação (ratos Wistar) deficientes de melatonina aumenta sua ativação. Foi encontrado que, em ratos Wistar, animais pinelaectomizados possuem uma capacidade termogênica do TAM reduzida após exposição ao frio comparado com a temperatura ambiente, e a suplementação de melatonina normaliza essa capacidade termogênica. Esse dado sugere um papel da melatonina na resposta máxima de ativação do TAM após um desafio ao frio agudo. Também foi observado um aumento de expressão de UCP-1 (RNA) em animais repostos com melatonina, tanto em controles como em pinealectomizados, e animais pinealectomizados não repostos apresentam uma expressão de UCP-1 menor que um grupo controle. Em humanos, a suplementação de melatonina aumenta o volume e atividade do TAM em quatro indivíduos pinealectomizados (por tumores pineais) com baixo nível de melatonina no basal, analisado por tomografia de emissão de prótons acoplada a ressonância magnética (PET-RM). Embora a análise do TAM em ambos os protocolos tenha sido distinta, seus resultados apontam para a mesma regulação positiva do TAM pela melatonina. A termografia infravermelha (TIV) foi também realizada em humanos, com aumento de atividade de TAM após exposição ao frio, poréma correlação entre as respostas com a TIV e o PET-RM foi moderada e não significativa. Diferenças entre o protocolo frio e limitação da TIV em indivíduos mais obesos podem ter contribuído para esses resultados. Uma relação positiva da suplementação de melatonina nos lípides (principalmente colesterol e triglicérides) também foi encontrada, porém sem impacto na gordura hepática / Brown adipose tissue (BAT), characterized by the presence of the thermogenic protein UCP-1 have long been known as a thermogenic tissue in mammals, however its significance in humans was considered minor, with the exception of newborns, until FDG-PET exams demonstrated that human adults still have active BAT, especially after cold exposure. This prompted to an incredible increase in research on the field, since its activation, leading to increased energy expenditure could, at least theoretically, be a possible tool for the treatment of obesity and type 2 diabetes and its reduction or absence be a cause of weight gain. Many compounds aiming to recruit and activate BAT have been studied. Melatonin has been one of them, although no study has been performed in humans. Melatonin, a pineal hormone synthetized at night with a critical role in the synchronization of circadian rhythms, has long been studied as a key regulator of energy metabolism in many animal species. Pinealectomized rats gain weight and have metabolic disturbances during life, and the circadian supplementation of melatonin, at night, reverts these alterations, without decrease in energy intake. Due to that, it is hypothesized that a main role of melatonin in energy metabolism includes its action on energy expenditure, possibly related to activation of BAT. Many experimental models, mainly in hibernating animals, have shown a role of melatonin on BAT recruitment. In the present study, we ought to determine if the supplementation of melatonin for melatonin deficient subjects and experimental animals (Wistar rats) increases BAT activation. We found, in Wistar rats, that pinealectomized animals have a reduced BAT thermogenic capacity after acute cold exposure compared with ambient temperature, and melatonin supplementation in this animals leads to normalization of BAT thermogenic capacity. This data suggests a role of melatonin in improving the maximal response of BAT after an acute challenge. We also found that melatonin supplementation increases UCP-1 RNA expression both in control and pinealectomized rats, and pinealectomized rats without supplementation have a reduced UCP-1 expression compared with controls. In humans, we found that melatonin supplementation increased BAT volume and activity in four pinealectomized (due to pineal tumors) individuals with low melatonin at baseline, analyzed by Positron Emission Tomography associated with magnetic resonance (PET-MR). Although the analysis of BAT in both studies was different, their results point to the same positive regulation of BAT by melatonin. We also performed infrared termography (IRT) in humans, but the results were not conclusive since although we also found an increase in BAT activity measured in Watts, the correlation between the methods was moderate. The difference may be due to different protocols of cold exposure between methods, probably inadequate in IRT, as well as maybe to a limitation of IRT in more obese individuals. We also found that melatonin supplementation in melatonin deficient humans may have a positive impact on blood lipid concentrations, (mainly total cholesterol and triglycerides) but, at least for the time studied, does not appear to have an impact on liver fat

O objetivo deste estudo foi caracterizar a influência da melatonina sobre a atividade de colinoceptores nicotínicos em miotubos de rato em cultura e determinar seu mecanismo de ação. Neste modelo verificamos que a melatonina reduz a densidade de sítios de ligação para ?-bungarotoxina e também a produção de AMP cíclico induzida por forscolina, adenosina e CGRP, mas não por isoprenalina. Estes efeitos foram mimetizados por N-acetilserotonina e 4-P-PDOT, mas não por 2-Iodo-melatonina e 5-MCA-NAT, e foram bloqueados por luzindol. A redução da produção de AMP cíclico não foi inibida por toxina pertussis. O calmidazolium bloqueia tanto a redução da densidade dos colinoceptores nicotínicos quanto a inibição da produção de AMP cíclico. Avaliando a via da guanilil ciclase determinamos que melatonina e calmidazolium inibem a produção de GMP cíclico induzida por KCl. Podemos concluir que a melatonina não está atuando via receptores de membrana, mas provavelmente, está atuando internamente bloqueando a enzima calmodulina. / The objective of this study was characterize the influence of melatonin on the nicotinic-colinoceptors activity in myotube culture from rats and seeks its action mechanism. In this model we demonstrated that melatonin decreases the binding-sites density to ?-bungarotoxin and cyclic AMP synthesis induced by forskolin, adenosine and CGRP, but not by isoprenaline. These effects were mimetized by N-acetylserotonin and 4-P-PDOT, but not by 2-iodomelatonin and 5-MCA-NAT and were blocked by luzindol. Reduction of the cyclic AMP synthesis was not inhibited by pertussis toxin. Calmidazolium blocked both the reduction of nicotinic colinoceptors density and the inhibition of AMP cyclic synthesis. After evaluate the guanylyl cyclase via, we determined that melatonin and calmidazolium inhibit the cyclic GMP synthesis induced by KCl. Then we concluded that melatonin does not act via membrane receptors, but probably, acts blocking the calmodulin enzyme.

Esse trabalho teve como objetivo estudar os efeitos do glutamato sobre a síntese de melatonina, avaliando a participação dos diferentes tipos de receptores e uma possível interação entre pinealócitos e astrócitos; além de avaliar o papel do fator de transcrição NF-<font face=\"symbol\">kB nos efeitos modulatórios do glutamato. Para tanto, glândulas pineais de ratos foram mantidas em cultura e estimuladas com diferentes concentrações de glutamato e também com diversos agonistas glutamatérgicos. Culturas de pinealócitos isolados e co-culturas de pinealócitos e astrócitos também foram usadas. A melatonina foi quantificada em HPLC com detecção eletroquímica. Para caracterização dos receptores de glutamato foi feita uma análise de RT-PCR, e a ativação do NF-<font face=\"symbol\">kB foi avaliada por ensaio de gel de retardo. Os resultados mostram que o glutamato exerce um efeito inibitório sobre a síntese de melatonina através de uma ação sobre os receptores metabotrópicos dos grupos I e II e ionotrópico do tipo AMPA e que as ações do glutamato são mediadas pela ativação do NF-<font face=\"symbol\">kB dos astrócitos. / The aim of this work was to study the effects of glutamate on melatonin synthesis, investigating the glutamate receptors involved and a possible interaction between the two predominant cell types of the pineal gland, pinealocytes and astrocytes; moreover, it was investigated the involvement of the transcription factor NF-<font face=\"symbol\">kB on the glutamate effects. To accomplish this, pineal glands were kept in culture and stimulated with glutamate or glutamate agonists. Isolated pinealocytes or in association with astrocytes in culture were also stimulated with glutamate. Melatonin was quantified by HPLC with electrochemical detection. Glutamate receptors were characterized by RT-PCR and NF-<font face=\"symbol\">kB activation was evaluated by gel shift assay. The data showed that glutamate has an inhibitory effect on melatonin synthesis that is mediated by groups I and II glutamate metabotropic receptors and AMPA receptor and that this effect involves the activation of astrocytic NF-<font face=\"symbol\">kB.

O objetivo desse trabalho foi estudar os mecanismos que alteram a produção de melatonina na glândula pineal durante o processo de caquexia associada ao câncer e o papel de citocinas neste contexto. Os resultados mostraram um aumento da produção de melatonina no grupo inoculado com o Tumor de Walker 256 (GT) junto com uma maior atividade e expressão gênica da enzima AA-NAT, principal enzima reguladora da síntese de melatonina. O estudo in vitro mostrou que a glândula do GT produziu menos melatonina que a glândula do grupo controle (GC) após estimulação com noradrenalina (NOR). Além disso, o TNF-<font face=\"symbol\">a foi capaz de modular a síntese de melatonina em cultura, promovendo um efeito estimulatório 2h após o inicio da estimulação com NOR, e um inibitório 4h após essa estimulação. Dessa forma, os resultados indicam que produtos na circulação do rato do GT estão envolvidos na modulação encontrada in vivo e que o TNF<font face=\"symbol\">a- é um forte candidato a participar dessa modulação promovida pelo estabelecimento da síndrome da caquexia sobre a produção de melatonina na glândula pineal. / The purpose of this work was to investigate the mechanisms that modify melatonin synthesis in pineal gland during cancer related cachexia and the involvement of cytokines in this context. The results showed an increment of melatonin production in the group inoculated with Walker 256 Tumor (GT) together with a higher activity and gene expression of AA-NAT enzyme, main enzyme that regulates melatonin synthesis. The in vitro study showed that glands from GT produced less melatonin than glands of the control group (GC) after noradrenalin (NOR) stimulation. Besides, TNF-<font face=\"symbol\">a was capable to modulate melatonin synthesis in pineal gland culture, promoting a stimulatory effect 2 hours after NOR stimulation and an inhibitory effect 4 hours after this stimulation. Therefore, the results indicate that products from tumor bearing rat\'s circulation are probably involved in the modulation found in vivo and that TNF-<font face=\"symbol\">a is a strong candidate to participate in cachexia-related modulation of melatonin production in pineal gland.

La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo profundizar en los conocimientos sobre ritmos biológicos y comportamiento alimentario de tres especies de peces teleósteos de interés en acuicultura: tenca (Tinca tinca), trucha alpina (Salvelinus alpinus) y lubina (Dicentrarchus labrax).Con este fin se ha investigado la influencia de factores bióticos y abióticos en la sincronización de los ritmos de actividad locomotora y alimentaria, así como el carácter endógeno y/o exógeno de estos ritmos. A su vez, se ha profundizado en el comportamiento individual de truchas alpinas mantenidas en grupo, mediante una nueva metodología que permite estudiar los ritmos de demanda voluntaria de alimento y la autoselección dietaria de los individuos. Asimismo, se ha analizado la influencia de los niveles endógenos de melatonina, modificados mediante la administración de melatonina exógena y de su aminoácido precursor (triptófano) en la dieta, sobre la concentración de cortisol y el ritmo de actividad locomotora en lubina. / This Doctoral Thesis deeps into the knowledge about biological rhythms and feeding behaviour in three teleostean fish species of interest in aquaculture: tench (Tinca tinca), Arctic charr (Salvelinus alpinus) and European sea bass (Dicentrarchus labrax). With this aim, the influence of biotic and abiotic factors has been researched in the field of synchronization of locomotor and feeding rhythms, as far as the endogenous or exogenous character of these rhythms. Moreover, individual feeding behaviour of Arctic charr kept in groups has been studied trying a new methodology which allows the monitoring of feeding demands and dietary self-selection of individuals. Furthermore, influence of endogenous melatonin modified through exogenous melatonin and its precursor amino acid (tryptophan) administration in the diet, in the cortisol levels and locomotor activity rhythms in sea bass were analysed.