Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Melatonin is hormone regulated by the light/dark cycle. It is considered to be a signaling pathway of the circadian clock located in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus. Melatonin also regulates functions involving the energetic and behavioral metabolism of mammals. However, the melatonin synthesis can suffer influence from other hormones, like insulin and other glucocorticoids, in pathological conditions and stress. Studies have shown that glucocorticoids seem to modulate clock genes in peripheral tissues leading to metabolic diseases. The objective of the present study was to evaluate the functionality of the pineal gland and clock genes modulation in rats treated chronically with dexamethasone. Male Wistar rats (200-250g) were divided in to two groups: Control (CON) and Dexamethasone-treated (DEX). Animals from DEX group had 2mg/kg body weigh of dexamethasone administered intraperitoneally for 10 consecutive days and control animals received equal volume of saline solution also intraperitoneally. The circadian profile of blood glucose was evaluated and presented increased points of hyperglycemia during the night (p<0,05). The animals were sacrificed at each time point and had their pineal gland and plasma collected. The obtained data demonstrate a significant hyperinsulinemia in DEX animals (p<0,05). The findings show a reduction in the melationin content (p<0,05) associated with a decrease in the enzymatic activity of AANAT (p<0,05). Also, in these points, DEX animals presented a reduction in the glucose transporter (Glut1) in the pineal gland and insulin receptor (Insr) (p<0,05). The levels of mRNA of the clock genes Bmal1, Per1, Per2, Cry1, Cry2 and Rev-erbα in the isolated pineal glands demonstrated an increase in the gene expression (p<0,05). These results suggest that chronic treatment with dexamethasone is capable of modulating melatonin synthesis, as well as the clock genes. This evidence also suggests the possible presence of a responsive element to the functional glucocorticoid in the promoter region of these genes in the pineal gland. / A melatonina é um hormônio regulado pelo ciclo claro/escuro. Sendo considerado um sinal de saída do relógio circadiano localizado no núcleo supraquiasmático do hipotálamo. A melatonina regula funções envolvendo o metabolismo energético e comportamental em mamíferos. A síntese de melatonina pode ser influenciada por outros hormônios, a exemplo da insulina e dos glicocorticoides em condições patológicas e estresse. Estudos têm demonstrado que os glicocorticoides parecem modular os genes relógio em tecido periférico ocasionando doenças metabólicas. O presente estudo teve como objetivo avaliar a funcionalidade da glândula pineal e a modulação dos genes relógio em ratos tratados cronicamente com dexametasona. Ratos Wistar (200-250g) foram divididos em 2 grupos: Controle (CON) e Tratados com dexametasona (DEX). Os animais DEX receberam 2mg/kg de peso de dexametasona intraperitonial durante 10 dias consecutivos e os animais CON receberam o volume correspondente de solução salina intraperitonialmente. Os animais de ambos os grupos tiveram o perfil de glicose avaliado e apresentaram pontos de hiperglicemia acentuada durante a noite (p<0,05). Os animais de ambos os grupos foram sacrificados nos ZT17 ao ZT22 e tiveram a glândula pineal e o plasma coletados. Os dados obtidos mostram um quadro de hiperinsulinemia nos animais DEX (p<0,05). Os animais do grupo DEX apresentaram uma redução no conteúdo de melatonina total (p<0,05) associada à diminuição da atividade enzimática da AANAT (p<0,05). Nesses mesmos pontos os animais DEX apresentaram uma redução do transportador de glicose (Glut1) na glândula pineal e receptor de insulina (Insr) (p<0,05). Os níveis de RNAm dos genes do relógio Bmal1, Per1, Per2, Cry1, Cry2 e Rev-erbα em pineais isoladas apresentaram aumento da expressão gênica (p<0,05). Estes resultados sugerem que o tratamento crônico com dexametasona é capaz de modular a síntese de melatonina, bem com também os genes relógio, estas evidências sugerem a possível presença de um elemento responsivo ao glicocorticoide funcional na região promotora desses genes na glândula pineal.

O hormônio melatonina é produzido pela glândula pineal de mamíferos de forma circadiana e sua secreção é mais elevada durante a noite. Melatonina é liberada no sistema ventricular cerebral através do recesso pineal do 3º ventrículo. Sabe-se que a concentração de melatonina é maior nos ventrículos cerebrais que no plasma e no líquido cerebroespinhal lombar. Para avaliar a dinâmica da melatonina liquórica no rato Wistar, coletamos, através de microdiálise, amostras do líquor do terceiro ventrículo cerebral de animais jovens. Para avaliar a variação ontogenética em sua produção e liberação compararam-se as concentrações de melatonina liquórica em animais jovens e idosos. Observou-se também o perfil da melatonina liquórica em animais pinealectomizados. Esses procedimentos darão base para uma análise sistemática da dinâmica da melatonina no líquido cerebroespinal ventricular. / The hormone melatonin is produced by the mammalian pineal gland in a circadian way and its secretion is higher at night. Melatonin is released to the cerebral ventricular system through the pineal recess of the III ventricle. We know that the concentration of melatonin is higher in the cerebral ventricles than in plasma and lumbar cerebrospinal fluid. To evaluate the dynamic of melatonin in the cerebrospinal fluid (CSF) in Wistar rats, we collected, using microdialisys, samples of cerebrospinal fluid in the III ventricle of young animals. To estimate the ontogenetic decrease in melatonin production and release we compared the concentrations of CSF melatonin in young and aged animals. The concentration of CSF melatonin was also evaluated in pinealectomized rats. These procedures will elucidate the dynamic of ventricular CSF melatonin.

A prevalência do diabetes mellitus tem aumentado exponencialmente, o estilo de vida noturna e o avanço na idade estão envolvidos neste mecanismo, influenciando também a produção de melatonina. O animal pinealectomizado apresenta resistência insulínica e redução na síntese de GLUT4. Mostramos que no músculo sóleo, houve um aumento na taxa de oxidação de glicose e síntese de glicogênio em todos os grupos treinados. Corroboramos com a literatura mostrando que o diabetes prejudica a sensibilidade da musculatura esquelética a ação da insulina. Tal evento, contudo, é corrigido pela suplementação com melatonina. A combinação destas terapias tem apresentado um efeito positivo do ponto de vista metabólico. / The prevalence of diabetes mellitus has increased, the nocturnal lifestyle and advancing age are involved in this mechanism, influencing the production of melatonin. The pinealectomized animal shows insulin resistance and reduced synthesis of GLUT4. Our results showed that in skeletal muscle (soleus) there was an increase in the rate of glucose oxidation and glycogen synthesis in all groups trained. Our data are consistent with the literature, showing that diabetes mellitus affect the sensitivity of skeletal muscle insulin action, reducing glucose uptake and glycogen synthesis. Nevertheless, this event is corrected by daily supplementation with melatonin. the combination of these therapies have shown a positive effect on metabolism.

Este estudo investigou o efeito protetor da melatonina sobre os danos ao DNA induzidos pela ciclofosfamida (20 e 50mg/kg) sobre as aberrações cromossômicas, fragmentação do DNA, ciclo celular e os sítios sensíveis a Fpg pelo Ensaio Cometa. Os níveis de RNAm de MGMT, p53, p21, Bax, Bcl-2, Top1, CSB e XPF foram analisados por qPCR. Após a remoção cirúrgica da glândula pineal, os animais foram tratados com 1 mg/kg de mel via oral durante 15 dias. Como resultados demonstramos que a melatonina foi capaz de reverter completamente o quadro de aberrações cromossômicas induzidas pela ciclofosfamida, indicando uma possibilidade de uso terapêutico quando da necessidade de uso de medicação quimioterápica. Esse quadro repetiu-se e ficou mais evidente com o estudo específico das lesões oxidativas pelo uso da Fpg. De todos os genes estudados, aquele que teve de forma mais consistente, sua expressão aumentada, sempre, pela melatonina foi XPF. Dessa forma, os mecanismos envolvidos com o reparo do DNA mobilizados pela melatonina parecem, em parte, mobilizar a expressão do gene XPF. / This study investigated the protetive effect of melatonin over DNA damage-induced by cyclophosphamide (20 and 50mg/kg) characterizing chromosomal aberrations, DNA fragmentation, cell cycle and determination of Fpg-sensitives sites by comet assay. The levels of MGMT, p53, p21, Bax, Bcl-2, Top1, CSB and XPF mRNA were examined by qPCR. After pineal gland surgical removal, animals were treated orally with 1 mg/kg of melatonin during 15 days. Results have shown that melatonin treatment was able to completelly revert chromossomal aberrations cyclophosphamide-induced, posssibly indicating a therapy use of melatonin in chemoterapic treatment. This effect was also demonstrated with the studies of oxidative lesions by Fpg-sensitives assay. From all studied genes, XPF showed the most increased expression. Thereby, DNA repair mechanisms triggered by melatonin, seems to mobilize XPF gene expression.

A glândula pineal de mamíferos sintetiza o hormônio melatonina exclusivamente durante o período noturno. A síntese é regulada primordialmente pela via retino-hipotalâmico-pineal e modulada por vários fatores, incluindo o sistema peptidérgico. Assim, o papel da insulina na regulação da síntese de melatonina foi estudado a partir da realização de culturas de glândulas pineais estimuladas com noradrenalina, insulina e noradrenalina associada à insulina, em culturas temporizadas ou não pela noradrenalina, avaliando: a produção de melatonina por HPLC com detecção eletroquímica; as atividades das enzimas envolvidas na síntese da melatonina, por radiometria; assim como, a expressão gênica das enzimas quantificada por Real-Time PCR. Os resultados sugerem uma interação entre as vias de sinalização da noradrenalina e da insulina, com a respectiva potencialização da síntese da melatonina, induzida por noradrenalina, observada pela adição da insulina, efeito esse, que se dá, provavelmente através de mecanismos pós-transcricionais. / The mammalian pineal gland synthesizes the neurohormone melatonin exclusively during the dark phase. Its synthesis is primarily regulated via a retino-hypothalamic-pineal pathway and modulated by many factors, including the peptidergic system. Thus, the role of insulin on the regulation of melatonin synthesis was studied using cultured gland treated with norepinephrine, insulin and norepinephrine associated to insulin. The cultures were also synchronized or not by norepinephrine. Melatonin content was assayed by HPLC (High Performance Liquid Chromatography) with electrochemical detection, melatonin synthesis enzymes activities by radiometry and enzymes gene expressions by Real-Time PCR. The results suggest an interaction between norepinephrine and insulin signaling pathway, with insulinic potentialization on melatonin synthesis norepinephrine-mediated, and this effect, seems to accurs potentially through post-transcriptional events.

Investigamos o efeito do exercício físico no metabolismo do tecido adiposo e muscular de ratos pinealectomizados tratados ou não com melatonina. Foram retiradas amostras de sangue, tecido adiposo peri epididimal e músculo sóleo para testes biológicos. O treinamento físico mostrou-se eficiente através do aumento da velocidade máxima, atingida no final do treinamento, e da atividade da citrato sintase no músculo. A pinealectomia alterou o padrão de mobilização e utilização dos substratos pelos adipócitos e células musculares tornando menor a adaptação dos animais ao treinamento, causando um desajuste metabólico em vários parâmetros. Quando tratados com melatonina a adaptação funcional recuperou-se plenamente, tanto no tecido adiposo como muscular. Demonstrando que a glândula pineal tem um papel na regulação do metabolismo de lipídeos e carboidratos em resposta ao treinamento físico, a remoção da glândula causa alterações na resposta adaptativa do tecido adiposo e muscular e o tratamento com melatonina reverte o desajuste metabólico instaurado pela pinealectomia. / The current study investigated the effect of exercise on muscle and adipose tissue metabolism melatonin treated or non treated pinealectomized rats. Blood samples, peri-epididymal adipose tissue and soleus muscle were collected for biological tests. The physical training was efficient in increasing the maximum speed reached at the end of training, and the activity of citrate synthase in muscle. Pinealectomy changed the pattern of mobilization and utilization of substrates adipocytes and muscle cells decreasing the adjustment to the training in these animals, causing a mismatch in several metabolic parameters. When treated with melatonin, the functional adaptation is fully recovered both in adipose tissue and muscle. Demonstrating that the pineal gland has a role in regulating the metabolism of lipids and carbohydrates in response to physical training, the removal of the gland caused changes in the adaptive response of adipose tissue and muscle and the treatment with melatonin reversed the metabolic mismatch introduced by pinealectomy.

O metabolismo energético é dependente, dentre outros fatores, de uma temporização circadiana entre os tecidos participantes da regulação metabólica. O processo de sincronização parece depender da expressão dos genes relógio e de mediadores como a melatonina, que associam o oscilador central e os osciladores periféricos. Investigamos o papel da melatonina na expressão dos genes relógio em tecidos periféricos, onde ratos Wistar foram divididos em dois grupos: pinealectomizados e controle. Após 45 dias os animais foram sacrificados circadianamente e seus tecidos de interesse extraídos para análise através do PCR convencional. A pinealectomia ocasionou significativa desorganização temporal na expressão de quase todos os genes relógios dos tecidos muscular e do adiposo periepididimal. O tecido hepático foi o que menos sofreu alterações pela pinealectomia. Em conclusão, esses dados mostram que a melatonina é necessária para manutenção da ritmicidade dos genes relógio no tecido muscular estriado esquelético, no tecido adiposo periepididimal e no tecido hepático. / The energy metabolism is dependent, between other factors, of a circadian timing among the tissues participants of the metabolic regulation. The synchronization process appears to depend on the expression of clock genes and mediators such as melatonin, involving the central oscillator and peripheral oscillators. We have investigated the role of melatonin in the expression of clock genes in peripheral tissues. Rats have been divided into two groups: pinealectomized and control rats. After 45 days the animals were sacrificed and their tissues of interest have been extracted for analysis by conventional PCR. Pinealectomy caused a significant disruption in the temporal expression of almost all genes of muscle tissue and fat tissue. The liver tissue was the least affected by changes of pinealectomy. In conclusion, these data show that melatonin is necessary for maintaining the rhythmicity of clock genes in skeletal muscle, adipose tissue and liver tissue.

As ilhotas pancreáticas têm em sua constituição as células <font face=\"Symbol\">b pancreáticas, as quais têm como função secretar insulina. A melatonina é secretada pela glândula pineal. No entanto, a ausência da melatonina, por meio da pinealectomia (PINX), induz diversas alterações nas funções celulares. A NAD(P)H oxidase é responsável pela produção de ânions superóxido. Nosso estudo teve como objetivo avaliar uma possível modulação da NAD(P)H oxidase pela PINX no Zeitgeber Time 6 e 18. Os resultados demonstram que a PINX induz alterações na funcionalidade das ilhotas pancreáticas, alterando a secreção de insulina estimulada pela glicose, o metabolismo da glicose, e o conteúdo de espécies reativas de oxigênio (EROs). Entretanto, não induz alterações nos respectivos ZTs na expressão protéica das subunidades p22phox, p47phox e gp91phox. Demonstramos que a pinealectomia induz alteração no padrão rítmico metabólico e secretório nas ilhotas isoladas, tendo a NAD(P)H oxidase uma possível participação no desenvolvimento nas alterações observadas. / Pancreatic islets are constituted by pancreatic cells, which main function is to secrete insulin. Melatonin is secreted by the pineal gland. However, the absence of melatonin by pinealectomy (PINX) induces several changes in cellular functions. The NAD(P)H oxidase is responsible for producing superoxide. Our study aimed to evaluate the possible modulation of NAD(P)H oxidase by pinealectomy in Zeitgeber Time 6:18. Our results show that the absence of melatonin induced by pinealectomy induces changes in the functionality of pancreatic islets, such as the insulin secretion stimulated by glucose, the glucose metabolism, and the content of reactive oxygen species (ROS). However, it does not induce changes in their respective Zts in the protein expression of the subunits p22phox, p47phox and gp91phox. We demonstrated that pinealectomy induces changes in metabolic and secretory rhythm pattern in isolated islets, being the NAD(P)H oxidase a possibly responsible for the changes observed.

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont définis par l’association de troubles des interactions sociales, de troubles du langage et de comportements stéréotypés et intérêts restreints. Cette entité recouvre en réalité des situations cliniques très hétérogènes, tant par le spectre de sévérité des symptômes que par la variété des comorbidités et signes associés. Si l’étiologie génétique semble prépondérante, les mécanismes moléculaires impliqués semblent complexes et hétérogènes, et les associations génotype-phénotype inconstantes. Une stratégie possible pour décomposer cette hétérogénéité clinique et génétique consiste à s’appuyer sur des endophénotypes, ou phénotypes intermédiaires, pour définir des catégories plus homogènes sur le plan physiopathologique. Parmi les nombreux endophénotypes biologiques décrits dans les TSA, l’augmentation de la sérotonine sanguine est l’un des mieux documentés, mais les mécanismes en sont encore inconnus. Des déficits en mélatonine (qui est un dérivé de la sérotonine) ont également été rapportés par plusieurs études. L’objectif de cette thèse était de caractériser les anomalies de la voie sérotonine-mélatonine dans les TSA, et d’en étudier les mécanismes et les corrélats cliniques. L’exploration exhaustive de la voie sérotonine-mélatonine à partir de prélèvements sanguins dans une grande cohorte de plus de 200 patients avec TSA et leurs apparentés a permis d’estimer la prévalence de l’hypersérotoninémie dans les TSA à 45%, et celle du déficit en mélatonine à environ 60%. Cette étude a mis en évidence des anomalies du catabolisme de la sérotonine ainsi que des anomalies de la synthèse de la mélatonine, et a ainsi permis de proposer des mécanismes biochimiques à ces deux endophénotypes. Les anomalies de synthèse de la mélatonine, qui pourraient s’accompagner d’une augmentation de la N-acétylsérotonine, ont été confirmées sur des échantillons de glandes pinéales et de tractus gastro-intestinal (sources majeures de mélatonine et de sérotonine de l’organisme) issus de patients avec TSA. Les gènes impliqués dans la synthèse de la mélatonine (gènes codant pour les enzymes AANAT et ASMT) ont été étudiés dans les TSA, ainsi que dans des pathologies neurodéveloppementales connexes. Les anomalies de la synthèse de mélatonine pourraient être associées aux troubles du sommeil, fréquents chez les patients avec TSA / Autism Spectrum Disorders (ASD) are defined by three core symptoms: social interaction impairments, language impairments, and stereotyped behavior and restricted interests. Beyond this definition lie extremely diverse clinical situations, in terms of symptoms severity as well as comorbidities and associated features. The aetiology of ASD is considered to be mostly genetic, but the molecular mechanisms involved seem to be complex and heterogeneous, and the genotype-phenotype associations elusive. One possible strategy for decomposing the clinical and genetic complexity is to focus on endophenotypes, or intermediate phenotypes, to define more homogeneous pathophysiological categories. Among many biological endophenotypes reported in ASD, the increase of blood serotonin is well documented but still unexplained. Deficits in melatonin (which chemically derives from serotonin) have also been described. The aim of this work was to characterize the impairments of the serotonin-melatonin pathway in ASD, and to address their mechanisms and clinical correlates. Based on a comprehensive assessment of the serotonin-melatonin pathway from blood samples in a large cohort of 200 patients with ASD and their relatives, the prevalence of hyperserotonemia in ASD was estimated to be 45%, and that of melatonin deficit about 60%. Impairments of serotonin catabolism were shown, as well as impairments of melatonin synthesis, thus providing biochemical mechanisms for both endophenotypes. Abnormal melatonin synthesis, which may involve an increase in N-acetylserotonin, was confirmed on pineal gland and gastro-intestinal tract samples (i.e. the major sources of melatonin and serotonin) from patients with ASD. The genes involved in melatonin synthesis (coding for AANAT and ASMT enzymes) were studied in ASD and in related neurodevelopmental disorders. Abnormal melatonin synthesis may be associated with sleep disorders, frequently observed in patients with ASD

A doença de Chagas é um problema de saúde pública, com dados preocupantes do número de pessoas contaminadas e que ainda irão se contaminar. O objetivo desta investigação é avaliar o efeito da melatonina sobre o sistema imune na infecção chagásica experimental. Produzida pela glândula pineal possui várias ações fisiológicas, entre elas a mais importante, controlar o ritmo circadiano na grande maioria dos seres vivos. A melatonina foi administrada por via oral, tendo seu efeito avaliado através da quantificação dos níveis parasitêmicos, leucograma, histopatologia cardíaca e por ensaios imunológicos como IFN, TNF, IL-2, IL-12. A parasitemia foi drasticamente diminuída nos animais infectados e tratados com melatonina refletindo em uma diminuição ou quase ausência da presença de ninhos de amastigotas nas fibras cardíacas desses animais. A melatonina promoveu uma leucocitose com aumento dos neutrófilos e linfócitos. Não foi observada morte em nenhum dos grupos infectados tratados ou não com melatonina. Os ensaios imunológicos mostraram que as citocinas quantificadas apresentaram uma ação imunoestimuladora aumentada em relação aos grupos infectados que certamente foi responsável pela diminuição da carga parasitária sanguícola e tecidual. Dessa forma conclui-se que a melatonina exerceu um papel imunoestimulador importante, agindo sobre o eixo HHA que se refletiu em uma melhor resposta do hospedeiro durante o curso da infecção experimental. / Chagas disease is still considered a major problem in public health, with an alarming number of bearing parasite people and the risk of future contamination. The aim of this investigation is to evaluate a possible immunostimulatory effect of melatonin during the evolution of the experimental disease in Wistar rats infected with the Y strain of T. cruzi. Produced by pineal gland, it has a wide range of physiological functions, among them to control the circadian rhythm in most of the species. In this work melatonin was orally administrated being its effects evaluated by the number of blood trypomastigotes, leucogram, heart hystopathologyn and immunologic assays such IFN-, TNF-, Il-2, Il-12. Parasitemia was drastically reduced in melatonin treated infected animals consequently leading to a drop in the number of amastiogoter burdens being sacarcely found among heart fibers. Melatonin promoted a leucocytosis with enhanced levels of neutrophils and lymphocites. Absence of death was observed in all groups. Immuno-enhanced effects were observed with assays of IL-2, IL12, IFN- and TNF-. when compared to non treated animals. According to our data we conclude that Melatonin displayed an immunostimatory effect over the HHA axis, reducing blood and tecidual parasite consequently avoiding parasite replication during the evolution of the experimental infection in rats.