O hormônio tireoidiano (HT) é essencial para o desenvolvimento, maturação e metabolismo ósseos, enquanto que o sistema nervoso simpático (SNS) é, também, um potente regulador do remodelamento ósseo. Demonstrou-se que SNS regula negativamente a massa óssea, agindo via receptores ?2-adrenérgicos (?2-AR), expressos em osteoblastos. O nosso grupo demonstrou que os receptores ?2 adrenérgicos (?2-AR) também medeiam ações do SNS no esqueleto e que são expressos em osteoblastos, osteócitos, condrócitos e osteoclastos. Considerando-se que o HT interage com o SNS para regular uma série de processos fisiológicos, e que o excesso de HT e a ativação do SNS causam perda de massa óssea, levantamos a hipótese de que há interação entre o HT com o SNS para regular a massa óssea. Estudos do nosso grupo vêm sustentando essa hipótese, uma vez que camundongos com inativação gênica dos receptores beta2-AR apresentam resistência à osteopenia induzida por doses tóxicas de HT. Considerando-se, ainda, que a interação do HT com o SNS em vários tecidos e/ou órgãos depende da sinalização beta2 adrenérgica, o presente estudo teve como objetivo avaliar se a interação do HT com o SNS para regular a morfofisiologia óssea envolve o beta2-AR. Para tanto, estudamos o efeito de 10x e 20x a dose fisiológica de triiodotironina (3,5ug ou 7.0ug de T3/100g de massa corporal/dia, respectivamente), por 90 dias, na microaquitetura óssea e em parâmetros biomecânicos do fêmur de camundongos com inativação gênica do beta2-AR (beta2-AR-/-), e nos seus respectivos Selvagens (Selv), os camundongos da linhagem FVB. Como esperado, o tratamento com T3 promoveu efeitos deletérios na microarquitetura trabecular das fêmeas Selv, enquanto alguns desses efeitos foram mais brandos ou inexistentes nos animais beta2-AR-/-, revelando resistência do osso trabecular dos animais knockout (KO) aos efeitos deletérios da tireotoxicose. Em contraste, a microarquitetura femoral dos camundongos machos beta2-AR-/- se mostrou mais sensível aos efeitos deletérios da tireotoxicose, em relação aos respectivos Selv. Quanto ao osso cortical femoral, vimos que o tratamento com T3 aumentou o perímetro endosteal e a área medular nos animais Selv machos e fêmeas, mas não nos animais beta2-AR-/-, o que sugere que o T3 promove reabsorção óssea endosteal no osso cortical, em um mecanismo que depende da via de sinalização do beta2-AR. Vimos, ainda, que o tratamento com T3 causou reduções significativas na carga máxima, tenacidade, rigidez e resiliência do fêmur dos camundongos fêmeas Selv. Em contraste, nenhum desses parâmetros biomecânicos foi afetado pelo tratamento com T3 no fêmur das fêmeas KO, evidenciando, mais uma vez, uma resistência desses animais aos efeitos deletérios da tireotoxicose no tecido ósseo. Por outro lado, os camundongos machos Selv e KO se mostraram resistentes aos efeitos deletérios do tratamento com T3 sobre os parâmetros biomecânicos do fêmur, sugerindo a participação de fatores sexuais na interação do HT com o SNS para regular a morfofisiologia óssea. Em conjunto, os achados do presente estudo corroboram a hipótese de que o HT interage com o SNS através da via dos receptores beta2 adrenérgicos para regular a morfofisiologia óssea, especialmente em fêmeas e no osso cortical / Thyroid hormone (TH) is essential for bone development, maturation and metabolism, while the sympathetic nervous system (SNS) is also a potent regulator of bone remodeling. SNS has been shown to negatively regulate bone mass, acting via beta2-adrenergic (beta2-AR) receptors expressed in osteoblasts. Our group demonstrated that alpha2-adrenergic (alpha2-AR) receptors also mediate SNS actions in the skeleton and are expressed in osteoblasts, osteocytes, chondrocytes and osteoclasts. Considering that TH interacts with the SNS to regulate a series of physiological processes, and that the excess of TH and the activation of the SNS cause loss of bone mass, we hypothesize that there is interaction between TH and the SNS to regulate the bone mass. Studies of our group have supported this hypothesis, since mice with gene inactivation of alpha2-AR present resistance to the osteopenia induced by toxic doses of TH. Considering that the TH-SNS interaction in various tissues and/or organs depends on beta2-adrenergic signaling, the present study aimed to evaluate whether the interaction of TH with the SNS to regulate the bone morphophysiology involves beta2- AR. Therefore, we studied the effect of 10x and 20x the physiological dose of triiodothyronine (3.5ug or 7.0ug of T3/100g body mass/day, respectively), for 90 days, in the bone microarchitecture and biomechanical parameters of the femur mice with beta2-AR gene inactivation (beta2-AR-/-), and of their respective Wild-type (WT) controls, the FVB lineage mice. As expected, T3 treatment promoted deleterious effects on the trabecular microarchitecture of the WT females, while some of these effects were milder or nonexistent in beta2-AR-/- animals, revealing trabecular bone resistance of knockout (KO) animals to the deleterious effects of thyrotoxicosis. In contrast, the femoral microarchitecture of the male beta2-AR-/- mice was more sensitive to the deleterious effects of thyrotoxicosis, in relation to the respective WT animals. Regarding to the femoral cortical bone, we saw that T3 treatment increased the endosteal perimeter and the medullary area both male and female WT animals, but not in the beta2-AR-/- mice, suggesting that T3 promotes endosteal bone resorption in the cortical bone, in a mechanism that depends on the alpha2-AR signaling pathway. We also found that treatment with T3 caused significant reductions in the maximum load, tenacity, stiffness and resilience of femurs of the WT female mice. In contrast, none of these biomechanical parameters was affected by T3 treatment in the KO females, demonstrating again resistance of these animals to the deleterious effects of thyrotoxicosis on bone tissue. On the other hand, WT and KO male mice were resistant to the deleterious effects of T3 treatment on the biomechanical parameters of the femur, suggesting the participation of sexual factors in the interaction of HT with the SNS to regulate bone morphophysiology. Taken together, the findings of the present study corroborate the hypothesis that TH interacts with the SNS through the beta2 adrenergic receptor pathway to regulate bone morphophysiology, especially in females and cortical bone

O hormônio tireoidiano (HT) é essencial para o desenvolvimento, maturação e metabolismo ósseos, enquanto que o sistema nervoso simpático (SNS) é, também, um potente regulador do remodelamento ósseo. Demonstrou-se que SNS regula negativamente a massa óssea, agindo via receptores ?2-adrenérgicos (?2-AR), expressos em osteoblastos. O nosso grupo demonstrou que os receptores ?2 adrenérgicos (?2-AR) também medeiam ações do SNS no esqueleto e que são expressos em osteoblastos, osteócitos, condrócitos e osteoclastos. Considerando-se que o HT interage com o SNS para regular uma série de processos fisiológicos, e que o excesso de HT e a ativação do SNS causam perda de massa óssea, levantamos a hipótese de que há interação entre o HT com o SNS para regular a massa óssea. Estudos do nosso grupo vêm sustentando essa hipótese, uma vez que camundongos com inativação gênica dos receptores beta2-AR apresentam resistência à osteopenia induzida por doses tóxicas de HT. Considerando-se, ainda, que a interação do HT com o SNS em vários tecidos e/ou órgãos depende da sinalização beta2 adrenérgica, o presente estudo teve como objetivo avaliar se a interação do HT com o SNS para regular a morfofisiologia óssea envolve o beta2-AR. Para tanto, estudamos o efeito de 10x e 20x a dose fisiológica de triiodotironina (3,5ug ou 7.0ug de T3/100g de massa corporal/dia, respectivamente), por 90 dias, na microaquitetura óssea e em parâmetros biomecânicos do fêmur de camundongos com inativação gênica do beta2-AR (beta2-AR-/-), e nos seus respectivos Selvagens (Selv), os camundongos da linhagem FVB. Como esperado, o tratamento com T3 promoveu efeitos deletérios na microarquitetura trabecular das fêmeas Selv, enquanto alguns desses efeitos foram mais brandos ou inexistentes nos animais beta2-AR-/-, revelando resistência do osso trabecular dos animais knockout (KO) aos efeitos deletérios da tireotoxicose. Em contraste, a microarquitetura femoral dos camundongos machos beta2-AR-/- se mostrou mais sensível aos efeitos deletérios da tireotoxicose, em relação aos respectivos Selv. Quanto ao osso cortical femoral, vimos que o tratamento com T3 aumentou o perímetro endosteal e a área medular nos animais Selv machos e fêmeas, mas não nos animais beta2-AR-/-, o que sugere que o T3 promove reabsorção óssea endosteal no osso cortical, em um mecanismo que depende da via de sinalização do beta2-AR. Vimos, ainda, que o tratamento com T3 causou reduções significativas na carga máxima, tenacidade, rigidez e resiliência do fêmur dos camundongos fêmeas Selv. Em contraste, nenhum desses parâmetros biomecânicos foi afetado pelo tratamento com T3 no fêmur das fêmeas KO, evidenciando, mais uma vez, uma resistência desses animais aos efeitos deletérios da tireotoxicose no tecido ósseo. Por outro lado, os camundongos machos Selv e KO se mostraram resistentes aos efeitos deletérios do tratamento com T3 sobre os parâmetros biomecânicos do fêmur, sugerindo a participação de fatores sexuais na interação do HT com o SNS para regular a morfofisiologia óssea. Em conjunto, os achados do presente estudo corroboram a hipótese de que o HT interage com o SNS através da via dos receptores beta2 adrenérgicos para regular a morfofisiologia óssea, especialmente em fêmeas e no osso cortical / Thyroid hormone (TH) is essential for bone development, maturation and metabolism, while the sympathetic nervous system (SNS) is also a potent regulator of bone remodeling. SNS has been shown to negatively regulate bone mass, acting via beta2-adrenergic (beta2-AR) receptors expressed in osteoblasts. Our group demonstrated that alpha2-adrenergic (alpha2-AR) receptors also mediate SNS actions in the skeleton and are expressed in osteoblasts, osteocytes, chondrocytes and osteoclasts. Considering that TH interacts with the SNS to regulate a series of physiological processes, and that the excess of TH and the activation of the SNS cause loss of bone mass, we hypothesize that there is interaction between TH and the SNS to regulate the bone mass. Studies of our group have supported this hypothesis, since mice with gene inactivation of alpha2-AR present resistance to the osteopenia induced by toxic doses of TH. Considering that the TH-SNS interaction in various tissues and/or organs depends on beta2-adrenergic signaling, the present study aimed to evaluate whether the interaction of TH with the SNS to regulate the bone morphophysiology involves beta2- AR. Therefore, we studied the effect of 10x and 20x the physiological dose of triiodothyronine (3.5ug or 7.0ug of T3/100g body mass/day, respectively), for 90 days, in the bone microarchitecture and biomechanical parameters of the femur mice with beta2-AR gene inactivation (beta2-AR-/-), and of their respective Wild-type (WT) controls, the FVB lineage mice. As expected, T3 treatment promoted deleterious effects on the trabecular microarchitecture of the WT females, while some of these effects were milder or nonexistent in beta2-AR-/- animals, revealing trabecular bone resistance of knockout (KO) animals to the deleterious effects of thyrotoxicosis. In contrast, the femoral microarchitecture of the male beta2-AR-/- mice was more sensitive to the deleterious effects of thyrotoxicosis, in relation to the respective WT animals. Regarding to the femoral cortical bone, we saw that T3 treatment increased the endosteal perimeter and the medullary area both male and female WT animals, but not in the beta2-AR-/- mice, suggesting that T3 promotes endosteal bone resorption in the cortical bone, in a mechanism that depends on the alpha2-AR signaling pathway. We also found that treatment with T3 caused significant reductions in the maximum load, tenacity, stiffness and resilience of femurs of the WT female mice. In contrast, none of these biomechanical parameters was affected by T3 treatment in the KO females, demonstrating again resistance of these animals to the deleterious effects of thyrotoxicosis on bone tissue. On the other hand, WT and KO male mice were resistant to the deleterious effects of T3 treatment on the biomechanical parameters of the femur, suggesting the participation of sexual factors in the interaction of HT with the SNS to regulate bone morphophysiology. Taken together, the findings of the present study corroborate the hypothesis that TH interacts with the SNS through the beta2 adrenergic receptor pathway to regulate bone morphophysiology, especially in females and cortical bone

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 text completo.pdf: 757671 bytes, checksum: 435de7db4aaa7b1bdaf1bc5260f57dd9 (MD5) Previous issue date: 2014-03-11 / O objetivo do presente estudo foi investigar os efeitos do treinamento físico sobre as propriedades morfológicas e mecânicas de cardiomiócitos de camundongos knockout (KO) para receptores os β1- e β2 adrenérgicos. Camundongos C57BL/6J, KO para os receptores β1-adrenérgicos, FVB/N e KO para os receptores β2-adrenérgicos com 4 meses de idade, foram inicialmente separados aleatoriamente em 8 grupos: C57c, C57t, KO β1c, KO β1t, FVBc, FVBt, KO β2c e KO β2t. Os animais dos grupos treinados (C57t, KO β1t, FVBt, KO β2t) foram submetidos a um protocolo de treinamento aeróbico de 8 semanas, 5 dias por semana, 1hora por dia, com intensidade de 60% da velocidade máxima de corrida. 3 a 4 animais de cada grupo foram separados para a análise de contração celular com perfusão do agonista β-adrenérgico isoproterenol (ISO) [100nM]. Após a eutanásia, os cardiomiócitos do ventrículo esquerdo foram isolados por dispersão enzimática. O comprimento e a largura dos cardiomiócitos foram medidos utilizando um sistema de captação de imagens e o volume celular foi calculado. As contrações celulares foram medidas através da técnica de alteração do comprimento dos cardiomiócitos, após estimulação elétrica a 1 Hz, em temperatura controlada à 37oC, usando-se um sistema de detecção de bordas. Os resultados mostraram que os camundongos KO β1 apresentaram menor comprimento celular comparados aos C57. O grupo KO β2t apresentou maior comprimento celular comparado ao grupo KO β2c. O protocolo de treinamento aumentou a amplitude de contração, a velocidade máxima de contração e a velocidade máxima de relaxamento dos cardiomiócitos dos animais KO β1t e KO β2t. O ISO não alterou a amplitude de contração, a velocidade máxima de contração e de relaxamento nos cardiomiócitos dos camundongos KO β1+ISO, já os animais KO β2+ISO apresentaram aumento nas mesmas propriedades mecânicas. Conclui-se que o protocolo de treinamento aeróbico: a) aumentou as propriedades mecânicas dos cardiomiócitos dos animais KO β1 e KO β2; b) aumentou o comprimento dos cardiomiócitos dos camundongos KO β2; c) associado ao ISO não alterou as propriedades mecânicas nos cardiomiócitos dos camundongos KO β1 e reduziu nos cardiomiócitos dos camundongos KO β2. / The aim of this study was to investigate the effects of endurance training on cardiovascular parameters and morphological and mechanical properties of isolated cardiomyocytes from the left ventricle of β1-and β2 adrenergic receptors knockout mice. 4 months old C57BL/6J, β1- adrenergic receptor knockout (KO 1), FVB/N and β2-adrenergic receptor knockout (KO 2) mice were randomly allocated into one of the 8 groups: C57c, C57t, KO β1c, KO β1t, FVBc, FVBt, KO β2c e KO β2t. The animals of the trained groups (C57t, KO β1t, FVBt, KO β2t) underwent a protocol of aerobic training 8 weeks, 5 days/week, 1 hour/day, intensity of 60% of maximal speed. 3 to 4 animals in each group were divided for the analysis of cellular contraction with infusion of -adrenergic agonist isoproterenol (ISO) [100nM]. At sacrifice, the heart was removed and left ventricular myocytes were enzymatically dispersed. Cell length and width were measured using an image capture system and cell volume was calculated. Myocytes were stimulated at 1 Hz at controlled temperature (37oC) and cell contractility was measured by using an edge detection system. The results showed that KO 1 mice showed lower cell length compared to C57. The KO β2t group showed higher cell length compared to the KO β2c group. The training protocol increased the contraction amplitude, maximum contraction velocity and maximum relaxation velocity of cardiomyocytes of KO β1t and KO β2t animals. The ISO did not alter the amplitude of contraction, maximum contraction velocity and maximum relaxation velocity of cardiomyocytes from KO β1+ISO animals, while the KO β2+ISO animals showed an increase in the same mechanical properties. It is concluded that the aerobic training protocol: a) increased the mechanical properties of cardiomyocytes from KO β1t and KO β2t animals; b) increased the length of cardiomyocytes from β2 KO mice; c) associated with the ISO did not alter the mechanical properties of cardiomyocytes from β2 KO 1mice and reduced of cardiomyocytes from KO β2 mice.