Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) act as second messengers in intracellular signaling cascades to influence neuronal responses. Hippocampal cAMP signaling is thought to underlie the pathophysiology of major depressive disorder (MDD) and antidepressant action; however, little is known about the possible role of cGMP signaling. Furthermore, circadian rhythm disturbances can occur as part of the clinical symptoms of MDD and resolve with antidepressant therapy. The pineal gland is relevant to circadian rhythms as it secretes the hormone melatonin following activation of cAMP signaling and the rate-limiting enzyme for its synthesis, arylalkylamine N-acetyltransferase (AA-NAT). Little is known about the contribution of the phosphodiesterase (PDE) system to antidepressant-induced alterations in pineal cAMP signaling and melatonin synthesis. There is a need to clarify the trajectory of cAMP and cGMP concentrations, their synthesis by cyclases, and degradation by PDEs to understand the role of cyclic mononucleotide signaling in the effect of chronic antidepressant therapy. Using quantitative real-time PCR and enzyme immunoassay, we systematically studied elements of intracellular signaling in the hippocampus of rats chronically treated with imipramine, fluoxetine, and amitriptyline and in the pineal gland of rats treated chronically with fluoxetine. In the hippocampus, we found chronic imipramine downregulated cAMP signaling with decreased cAMP, increased PDEs and decreased adenylate cyclase mRNA. In contrast, repeated fluoxetine and amitriptyline increased hippocampal cGMP signaling, with increased cGMP and decreased PDE mRNA. We conclude that in contrast to the assumption of antidepressant-mediated increases in cAMP levels, increased hippocampal cGMP signaling might underlie the efficacy of chronic antidepressant treatment. A follow up study using cultured embryonic rat hippocampal cells in vitro treated with the PDE type 5 inhibitor, sildenafil, demonstrated increased cAMP content following acute and chronic treatment, indicating either crosstalk between cAMP and cGMP pathways or a non-specific inhibitory effect of sildenafil on other PDEs. In the pineal gland, we found elevated melatonin synthesis with increased pineal AA-NAT mRNA and daytime plasma melatonin and downregulated cAMP signaling with increased PDE and unchanged AC pineal mRNA, and decreased pineal cAMP. We conclude that chronic fluoxetine increases daytime plasma melatonin and pineal AA-NAT mRNA despite downregulated pineal cAMP signaling.

published_or_final_version / Chemistry / Doctoral / Doctor of Philosophy

Thesis (M. Sc.)--University of Adelaide, 1988. / Includes bibliographical references (leaves 131-150).

Thesis (Ph. D.)--Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 183-193). Also available in electronic format on the Internet.

A glândula pineal (GP) integra o epitálamo, mostra-se sensível à luz e secreta um hormônio, a melatonina. Em vertebrados sua secreção é estimulada na ausência de luminosidade e parece interferir na adaptação das funções reprodutivas às condições de luminosidade, especialmente em animais que se reproduzem sazonalmente, possibilitando o nascimento dos filhotes em época mais favorável. Considerando a importância econômica dos eqüinos, tais particularidades tornam-se alvo de pesquisas, justificadas pela ação da GP sobre a reprodução. Objetivou-se avaliar aspectos macro e microscópicos do órgão, como características qualitativas referentes a fibras colágenas (FC) e elásticas (FE); número (NP) e tamanho (PP) de pinealócitos (Pnlct), e eventuais correlações entre estas e os períodos reprodutivos. Para tanto, utilizaram-se 24 éguas, selecionadas por palpação retal e idade, e distribuídas em duas fases: atividade reprodutiva (AR) e anestro fisiológico (AF), cada uma com 2 grupos (3-8 e 15-20 anos). Os animais foram medidos à cernelha (H) e pesados (PV). Colheu-se amostra de sangue para dosagem de estrógeno (E2), progesterona (P4) e melatonina (Mlt), bem como procedeu-se à retirada do sistema genital (SG) para comprovação da fase reprodutiva; do encéfalo e GP para mensurações, e desta para análises histológicas. Nos espécimes, além da avaliação visual do SG, foram determinados o comprimento (CE) e largura (LE) dos encéfalos; o comprimento (CO), largura (LO) e altura (AO) dos ovários e das GP (CGP, LGP e AGP). Após documentação fotográfica as GP foram seccionadas em seu maior eixo, obtendo-se 4 quadrantes. Adotou-se esquema de rodízio para imersão destes em soluções de Bouin, glutaraldeído, Metacar e McDowell. Utilizaram-se colorações por hematoxilina-eosina, fucsina básica/azul de toluidina, Verhöeff e técnica específica para microscopia eletrônica de transmissão. Para estudo morfométrico foi determinado o perímetro de 480 Pnlct por animal e avaliado o número destes em 2,48 mm² de tecido glandular. Os dados foram analisados utilizando-se estatística descritiva, correlação de Pearson, teste "F" e de Scott-Knott. A GP localizou-se no plano sagital mediano, dorso-caudalmente à aderência inter-talâmica e ventralmente ao esplênio do corpo caloso, apresentando formato ovóide ou piriforme (tipo A ou sub-calosa). Está envolvida por cápsula de tecido conjuntivo (TC), da qual partem septos que, acompanhados por vasos sanguíneos, dividem o parênquima em lóbulos. Os principais componentes glandulares são Pnlct e astrócitos. O PV, H, concentrações de E2, Mlt, CE, LE, CGP, LGP, AGP e PP não diferiram entre idades e/ou fases. Não foram encontradas interações entre PV, H, tamanhos de ovários, encéfalo e GP. Concentrações de P4 foram maiores nos animais em AR. O NP foi maior naqueles em AF, em ambas idades. Observaram-se FE em éguas em AR e AF, mas em maior quantidade nas jovens. Naquelas em AR observou-se maior quantidade de TC e de FC do tipo I. Nas em AF foi maior a quantidade de FC do tipo III e de Pnlct. Fibras nervosas e vesículas granulares e agranulares foram identificadas tanto no citoplasma de Pnlct quanto fora dele. Concreções calcáreas foram evidenciadas no núcleo, citoplasma ou espaço extracelular de todas GPs, independentemente da idade e/ou fase reprodutiva. / The pineal gland (PG) is part of the epithalamus, is sensitive to light and secretes the hormone melatonin. In vertebrates its secretion is stimulated by lack of luminosity and appears to interfere with reproductive functions adaptation to luminosity, especially in seasonal breeding animals, directing births to periods more favorable for offspring survival. Considering the equine industry economical importance, research targets, focused on PG action in reproduction becomes very relevant. The objective was to evaluate macro and microscopic aspects of the PG, qualitative characteristics pertaining to collagen (CF) and elastic (EF) fibers; pinealocyte (Pnlct) number (PN) and size (PS) and eventual correlations between these variables and distinct reproductive periods. Twenty four mares were selected by rectal palpation and age, and classified as physiologically anestrous (PA) or reproductively active (RA). Furthermore, within PA and RA mares, two age subgroups (3 - 8 and 15 - 20 years old) were formed. Whither height (WH) and body weight (BW) were also recorded. Blood samples were taken for estradiol (E2), progesterone (P4) and melatonin (Mlt) measurements, as well as collection of the reproductive tract (RT), of the encephalon and PG for gross measurements and histological analysis. Macroscopic evaluation of the RT, length (EL) and width (EW) of the encephalon were determined. Ovary and PG lengths, widths and heights (OL and PGL, OW and PGW, and OH and PGH, respectively) were also measured. After photographic documentation PGs were sectioned along their major axis resulting in four quadrants. A rotational scheme was adopted for PG tissue immersion in Bouin´s, glutaraldehyde, metacar and McDowell solutions. The following staining procedures were used: haematoxylin-eosin, basic fuchsin/toluidine blue, Verhöeff and a transmission electron microscopy specific technique. For the morphometric study, the diameter of 480 Pnlct per animal was determined. PN was determined in 2.48mm² of PG tissue. Data was analysed by descriptive statistics, Pearson´s correlation and F and Scott-knott tests were performed for mean comparisons. PG was located in the median sagital plane, dorsocaudally to the inter-thalamic adherence and ventrally to the corpus callosum esplenium, showing an ovoid or piriform (type A or sub-callosum). The PG is surrounded by connective tissue (CT), from which septa originate, followed by blood vessels that divide the parenchyma in lobules. The main glandular components are Plnct and astrocytes. Body weight, WH, E2, Mlt, EL, EW, PGL, PGW, PGH and PS did not differ between age group and reproductive status. No interactions between BW, WH, ovarian, encephalon and PG sizes were observed. Progesterone concentrations were higher in RA mares. Pinealocyte number was greater for RA mares from either age group. EF content was similar between RA and PA mares, but higher in the younger groups. Higher CT and type I CF were observed in RA mares. Higher type III CF and PN were found in FA mares. Nervous fibers and granular and agranular vesicles were identified either in the Plnct cytoplasm or in the extra-cellular space. Calcium concretions were observed in the nucleus, cytoplasm or extra-cellular space of all PGs, independently of age and/or reproductive status.

A glândula pineal deve ser analisada e estudada em animais da fauna brasileira, para que dados da pesquisa básica possam ser aplicados em novas técnicas de manejo reprodutivo destes animais, inclusive em cativeiro, face à íntima relação deste órgão fotorreceptor com o ciclo reprodutivo. Para este estudo, foram utilizados 10 gambás (Didelphis sp), provenientes do Departamento de Anatomia da USP e UNIFEOB, já mortos e fixados. Nenhum animal foi submetido a situações de dor/sofrimento e ao sacrifício de sua vida. A glândula pineal foi encontrada em todos animais estudados e apresentou-se de diminutas dimensões, não sendo possível, portanto descrever-lhe características macroscópicas. Através da análise microscópica pudemos localizar a glândula no espaço correspondente ao plano mediano, em relação ao encéfalo, rostral e dorsalmente aos colículos rostrais, ventralmente aos hemisférios cerebrais e caudalmente à comissura habenular. Consiste de uma evaginação do teto do diencéfalo e mostra-se em forma de "U" invertido. Comparativamente a características de glândulas pineais de outras espécies animais, a do Didelphis genus, que estudamos, revela peculiaridades tanto em relação ao seu tamanho, apenas perceptível microscopicamente, quanto ao fato de apresentar suas células secretoras dispersas também em áreas vizinhas. Tais peculiaridades motivam reflexões sobre o papel funcional da glândula, na espécie considerada. / The pineal gland must to be analyzed and studied in animals of the Brazilian fauna, to apply the data obtained in the basic research of new techniques at reproductive handling of these animals, including in captivity, in view of the close relation between this photoreceptor organ with the circadian and reproductive cycle. For this study, 10 opossums (Didelphis sp), had been used, already died and fixed, proceeding from the Department of Anatomy of USP and UNIFEOB. None animals were submitted to pain/suffering situations and their no life sacrifice. The pineal gland was found in all studied animals with and smaller dimention, not possessing, therefore goss features. By microscopy analysis we could found the gland in the correspondent space to median plan in relation to the encephalon, rostral and dorsally to the rostral coliculli, ventrally to the brain hemispheres and caudally to the habenular comissure. That consistes like an evagination of the diencephalons tectum showing the "U" shape. Considering other pineal glands and its features in different species, we note the gland is extremely small for it specie, possessing dispersed secretory cells in the nervous parenchyma whose form, sufficiently irregular, suggests a small hormonal performance to them in the Didelphis genus. Comparativelly of the pineal gland feactures in different animals, the Didelphis genus, that was our aim, shows pecualirity as in size relation, only microscopically visible, than the fact to prossessing dispased secretory cells, with irregular surrounding shape. All pecualiarites suggest refletion about the function action of the gland at the studied specie.

A biossíntese de MEL pela pineal envolve a conversão da serotonina a NAS pela enzima AA-NAT, seguida demetilação da NAS pela enzima HIOMT gerando a MEL. A ativação β-adrenérgica é essencial e a co-estimulação de receptores P2Y1 potencia a produção de NAS induzida por noradrenalina. Neste trabalho avaliamos o efeito da estimulação de receptores P2Y1 sobre a produção de MEL induzida pela estimulação β-adrenérgica. A co-estimulação purinérgica com ADP, levou a potenciação da produção de NAS induzida por ISO e a inibição do conteúdo de MEL de maneira dependente de concentração. Em extratos nucleares de pineais estimuladas com ADP, a translocação nuclear de AP-1 foi observada, não havendo alteração significativa na translocação nuclear dos dímeros NF-κB p50/p50 e p50/RelA. PDTC, inibidor de NF-κB, não alterou o conteúdo de NAS e MEL em pineais em cultura estimuladas com ISO e ADP. A expressão gênica e a atividade enzimática de AA-NAT e HIOMT não foram alteradas pela co-estimulação com ISO e ADP. O bloqueio seletivo dos receptores P2Y1 por A3\'P5\'P inibiu de maneira dependente de concentração o efeito potenciador do ADP sobre a produção de NAS induzida por ISO, mas não reverteu a inibição observada nos níveis de melatonina. Estes resultados apontam para um mecanismo diferencial de modulação da produção de NAS e MEL abrindo novas perspectivas ao estudo dos mecanismos regulatórios da produção de MEL e seus metabólitos / The biosynthesis of MEL by the pineal gland involves the conversion of serotonin to NAS by the enzyme AA-NAT, followed by methylation of NAS by the enzyme HIOMT generating MEL. The activation of β-adrenergic receptors is essential and the co-stimulation of P2Y1 receptors potentiates noradrenaline-induced NAS production. In this study we evaluated the effect of P2Y1 receptors stimulation on the production of MEL synthesis induced by β-adrenergic stimulation. Purinergic co-stimulation with ADP potentiated ISO-induced NAS production and inhibited melatonin content in a concentration dependent manner. In nuclear extracts from stimulated pineal glands with ADP, the nuclear translocation of AP-1 was observed, with no significant change in the nuclear translocation of the NF-κB dimers p50/p50 and p50/RelA. PDTC, an inhibitor of NF-κB, did not alter the content of NAS and MEL in cultured pineal glands co-stimulated with ISO and ADP. ISO and ADP co-stimulation did not alter the transcript and enzyme activity of AA-NAT and HIOMT. The selective blockade of P2Y1 receptors by A3\'P5\'P inhibited, in a concentration-dependent manner, the potentiating effect of ADP on ISO-induced NAS production but did not change the inhibition observed on MEL levels. These results suggest a differential mechanism on the modulation of NAS and MEL production opening new perspectives to the study of the regulatory mechanisms involved in the biosynthesis of MEL and its metabolites

A glândula pineal é um órgão neuroendócrino que tranduz a informação fótica ambiental em sinal humoral pela produção noturna do hormônio melatonina. Recentemente, trabalhos de nosso grupo apontam para a existência de um eixo imunepineal, que considera não só a influência que a melatonina exerce sobre células imunocompetentes, mas também o efeito de mediadores da inflamação sobre a atividade biossintética da glândula. Foi demonstrado que a síntese de melatonina pode ser inibida por agentes pró-inflamatórios e potenciada por substâncias antiinflamatórias. Ambos os efeitos são dependentes da via do fator de transcrição NFKB, sendo que seu conteúdo nuclear nos pinealócitos está inversamente relacionado à produção de melatonina. Esta via de sinalização do NFKB foi inicialmente relacionada somente aos processos de resposta imunológica. Entretanto, seu envolvimento em processos fisiológicos tem sido cada vez relatado. A detecção desta via em glândulas pineais e da sua potencialidade em modular a síntese de melatonina induziu à pesquisa do possível papel fisiológico de NFKB neste órgão, objetivo da presente dissertação. Glândulas pineais obtidas de animais hígidos apresentam a via NFKB constitutivamente ativada, sendo que o conteúdo nuclear deste fator apresenta-se de forma rítmica ao longo do dia. Na fase de claro ambiental há um acúmulo nuclear gradativo, mas assim que inicia a fase de escuro os níveis nucleares de NFKB são bruscamente reduzidos e mantidos baixos durante toda a fase de escuro. Essa dependência do ritmo de NFKB com relação à informação fótica ambiental é, na verdade, consequência do efeito de ritmos hormonais atuantes sobre a essa via. A corticosterona induz a queda abrupta nos níveis nucleares deste fator no início do escuro, enquanto que a própria melatonina produzida pela pineal mantém essa inibição sobre a translocação nuclear de NFKB durante o restante da noite. Assim, postula-se que a regulação deste fator garanta a funcionalidade fisiológica da glândula, uma vez em que alterações no seu conteúdo nuclear resultam em alterações na produção de melatonina. Além disso, tais dados abrem novas perspectivas quanto aos mecanismos regulatórios da atividade da pineal por agentes que atuam via NFKB / The pineal gland is a neuroendocrine organ that transduces the environmental photic information into humoral signals through the nocturnal production of melatonin. Recently, our group have showed the existence of a Immune-pineal axis, that consider not only the melatonin effects on immunocompetent cells, but also the effect of inflammatory mediators on the biosynthetic activity of the pineal gland. It was shown that the melatonin production can be inhibited by pro-inflammatory agents and potenciated by the anti-inflammatory ones. Both effects rely on the NFKB nuclear factor pathway, since its nuclear content in pinealocytes is inversely related to melatonin production. The NFKB pathway was firstly related only to the immune response processes. However, its role in several physiological functions is well documented nowadays. The detection of this pathway in pineal glands and the detection of its modulatory effects on melatonin production lead to the investigation of the putative physiologic role of NFKB in the gland, which was the aim of this project. Pineal glands from healthy animals show NFKB pathway constitutively activated and its nuclear contents show a rhythm through out the 24h of the day. During the light phase, the amount of NFKB increases continuously and a sharp drop occurrs when lights are turned off and there is low level of nuclear NFKB all night long. Actually, the relation between the NFKB rhythm and the light/dark cycle is dependent on endogenous hormonal rhythms. Corticosterone induces the abrupt drop in nuclear NFKB at the beginning of the dark phase, while the pineal melatonin keeps this inhibitory effect through the night. Therefore, it is suggested that the control of NFKB nuclear translocation is required to the physiological function of pineal gland, since any alteration on its nuclear content results in alteration on melatonin production. In addition, these data opens new perspectives on the regulatory mechanisms of the pineal biosynthetic activity by agents that act through the NFKB pathway

Orientador: Gabriel Forato Anhê / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T21:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_DanilodaSilva_M.pdf: 1985537 bytes, checksum: f5ffd05c3c43f82bc05681d53ad9c12c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: É sabido que a exposição de ratas gestantes a retardos no início da fase clara diminui a secreção de melatonina, gerando intolerância à glicose na prole. No rato adulto, a melatonina exerce controle sobre aspectos circadianos do metabolismo. Esse controle ocorre por modulação da produção de insulina e supressão da gliconeogênese noturna. O presente trabalho busca analisar a importância da melatonina materna na programação metabólica da prole. Descobrimos que a prole originada de mães pinealeactomizadas (PINX-P1) desenvolveu resistência hepática à insulina com aumento de enzimas gliconeogênicas. Não houve alterações na sinalização da insulina na musculatura esquelética. As ilhotas isoladas do grupo PINX-P1 apresentaram uma diminuição na secreção de insulina frente ao estímulo com glicose. É importante ressaltar que os achados metabólicos ocorreram no final da fase clara, do ciclo claro/escuro, indicando que o grupo PINX-P1 apresentava uma intolerância à glicose tempo-dependente. O perfil metabólico da prole não sofreu alteração em mães pinealectomizadas que receberam reposição de melatonina durante a gestação e lactação Assim, os presentes achados apóiam a hipótese de que a melatonina materna durante a gestação é responsável pela programação metabólica da prole / Abstract: Phase shifts are known to decrease night time melatonin secretion and to elicit glucose intolerance in the offspring when applied to gestating rats. In the adult rat, melatonin plays an important role in the circadian control of metabolism by timing insulin action and suppressing nocturnal gluconeogenesis. The present study addresses, therefore, the importance of maternal melatonin for the programming of the metabolic status of the offspring. We found that rats born to and breast-fed by pinealectomized mothers (PINX-P1) were glucose intolerant displaying hepatic insulin resistance and increased gluconeogenesis. No parallel changes in insulin signal transmission were detected in skeletal muscle. Pancreatic islets isolated from PINX-P1 presented impaired glucose-stimulated insulin secretion. Importantly, these alterations were detected exclusively at the end of the light phase of the light/dark cycle, indicating that PINX-P1 rats exhibit time-dependent glucose intolerance. This altered pattern of daily energy metabolism was absent in the offspring of pinealectomized mothers that received melatonin replacement during pregnancy and lactation. The present results support the novel concept that maternal melatonin is responsible for the programming of the daily pattern of energy metabolism in the offspring / Mestrado / Farmacologia / Mestre em Farmacologia

O objetivo deste estudo é descrever a organização anatômica da glândula pineal do macaco Cebus apella, analisando seus aspectos macroscópicos e microscópicos, vistos sob a óptica da microscopia de luz, microscopia eletrônica de transmissão e microanálise por difração de RX. Para desenvolver este trabalho utilizamos 12 exemplares de macaco Cebus apella, cedidos pelo IBAMA ? MG. Para a análise macroscópica utilizamos 12 animais, os quais foram empregados para estudos relacionados à topografia e sintopia do corpo pineal. Desse grupo, 07 espécimes foram utilizados para a microscopia de luz, 01 espécime para microscopia eletrônica de transmissão e 01 espécime para microscopia eletrônica de varredura, preparados conforme técnicas histológicas de rotina. A glândula pineal do macaco Cebus apella apresentou-se como um pequeno órgão de forma e dimensões variáveis, medindo de 2,5 mm a 4,0 mm de comprimento e de 2,0 mm a 3,5 mm de largura. Está localizada caudalmente ao esplênio do corpo caloso, em correspondência ao recesso pineal, podendo ser classificada como subcalosa e do tipo A, segundo Vollrath (1981). É revestida externamente por uma cápsula de tecido conjuntivo, rica em fibras colágenas, derivada da pia-máter. No parênquima glandular verificam-se três tipos de células: pinealócitos, células da glia e mastócitos. De acordo com as características morfológicas dos núcleos, identificamos pinealócitos do tipo I e pinealócitos do tipo II. Concreções arredondadas e em forma de mórula são vistas no parênquima glandular, nas quais a microanálise por difração de RX demonstrou dois componentes principais: o fósforo e o alumínio / The objective of this study is to describe the anatomical organization of the pineal gland of the Cebus apella monkey, analyzing its macrocospic and microscopical aspects, seen under the optics of the light microscopy, electronic microscopy of transmission and microanalysis by emission of X-Ray. In the development of this study 12 units of Cebus apella monkey, supplied by IBAMA ? MG, were used. For the macrocospic analysis we used 12 animals, which had been used for topography and related to pineal body related studies. From this group, seven specimens were used on the light microscopy, one specimen on electronic microscopy of transmission and one specimen on electronic microscopy of scanning. All the specimens were prepared according to histological techniques of routine. The pineal gland of the Cebus apella monkey presented itself as a small organ of variable forms and lengths, measuring 2,5mm to 4,0mm in length and 2,0mm to 3,5mm in width. It is caudally located to the esplenium of the calosus body, in relation to the pineal recess, being classified as subcalosus and type A according to Vollrath (1981). It is externally covered by a conjunctive tissue capsule, rich in collagen fibers, derived from the piamater. In the glandular parenchyma three types of cells are verified: pinealocytes, cells of the glia and mast cells. According to the morphologic characteristics of the cores, we identify pinealocytes of type I and pinealocytes of type II. Corpora arenaceae round and in morula shape are seen in the glandular parenchyma in which the microanalysis by emission of X-Ray showed two main components: the phosphorus and the aluminum