A puberdade é um processo biológico complexo do desenvolvimento sexual que tem início no final da infância e se caracteriza pela maturação do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal, pelo desenvolvimento dos caracteres sexuais secundários, aceleração do crescimento e finalmente pela capacidade reprodutiva. Nos últimos anos, o peptídeo kisspeptina e seu receptor KISS1R têm sido fortemente envolvidos na regulação da secreção pulsátil do GnRH hipotalâmico e, portanto, com o início da puberdade humana. Mutações nos genes KISS1R e KISS1 foram identificadas em crianças brasileiras com puberdade precoce central (PPC). Estudos em famílias e em irmãs gêmeas estimaram que 50-70% da variação na idade de menarca pode ser hereditária, porém, até pouco tempo atrás, não se tinha conhecimento de variantes genéticas comuns que influenciassem no tempo de puberdade. Recentemente, quatro estudos independentes de associação ampla do genoma estabeleceram que marcadores genéticos próximos ou dentro do gene LIN28B estavam relacionados com a idade da menarca em mulheres normais. Além disso, mutações recessivas no gene lin28 levaram ao desenvolvimento precoce no C. elegans. Camundongos que superexpressam Lin28a apresentaram um retardo no desenvolvimento sexual. Com base nesses achados, investigamos a presença de variantes conhecidas ou novas nos genes KISS1, KISS1R e LIN28B em um grupo de crianças portadoras de PPC idiopática com o intuito de estabelecermos a prevalência dessas mutações na etiologia do desenvolvimento sexual prematuro em humanos. Cento e sete crianças com PPC (101 meninas e 6 meninos) foram selecionados, incluindo casos esporádicos e familiares. A população controle consistiu de 200 indivíduos adultos com história de desenvolvimento puberal normal em idade apropriada. A região promotora e os três exons do gene KISS1, os cinco exons do gene K1SS1R e os quatro exons do gene LIN28B foram amplificados e submetidos à sequenciamento automático. Uma variante em homozigose no gene KISS1, descrita anteriormente por pesquisadores do nosso laboratório, p.H90D, foi identificada em mais três crianças não relacionadas, portadoras de PPC idiopática. Essa variante está localizada no exon 3 do KISS1, levando a substituição de uma histidina por um ácido aspártico na posição 90 da kisspeptina-1 (p.H90D), correspondendo à região amino-terminal da kisspeptina-54 e estava ausente em 200 controles brasileiros. Estudos prévios in vitro com a variante p.H90D não revelaram alterações na capacidade de ligação ou ativação do KISS1R e na resistência a degradação. As mutações ativadoras p.R386P do KISS1R e p.P74S da kisspeptina, previamente descritas em puberdade precoce central, não foram identificadas no estudo atual. Uma nova e rara variante em heterozigose no gene LIN28B, p.H199R, foi identificada em uma menina brasileira com PPC idiopática. Essa variante está localizada no exon 4 do LIN28B, levando a substituição de uma histidina conservada por uma arginina na posição 199 da proteína (p.H199R) e estava ausente em 200 controles brasileiros. O pai da paciente, que apresentou desenvolvimento puberal normal, era portador da mesma variante em heterozigose. Estudos in vitro revelaram que a variante p.H199R não afeta a função de LIN28B na regulação da expressão do miRNA let-7. Outra variante alélica no gene LIN28B foi identificada numa menina com PPC. Essa variante estava localizada no íntron 2 do gene e uma análise computacional demonstrou que ela não altera o sítio de splicing no RNA maduro. Em conclusão, observamos que mutações nos genes KISS1 e KISS1R têm uma baixa prevalência em crianças com puberdade precoce central idiopática. Descrevemos uma nova e rara variante no gene LIN28B (p.H199R) numa menina com puberdade precoce central e os estudos funcionais do LIN28B selvagem ou contendo a variante p.H199R sugeriram que essa variante não está relacionada ao fenótipo de puberdade precoce / Puberty is a complex biological process of sexual development that begins in the late childhood and it is characterized by the maturation of the hipothalamic-pituitary-gonadal axis, secondary sexual characteristics development, growth acceleration and acquisition of the reproductive capacity. Over the last years, the kisspeptin peptide and its receptor KISS1R have been envolved in the regulation of the pulsatile hipothalamic GnRH secretion and consequently with the beginning of the puberty human. Researchers from our laboratory identified mutations in the KISS1R and KISS1 genes in Brazilian children with central precocious puberty (CPP). Studies performed in families and twins estimated that 50%-70% of the variation in the menarce age can be hereditary, however, until last years, we did not have knowledgment of the influence of commun genetic variants in the puberty time. Recently, four independent Genome-Wide Association Studies established that genetic markers near or inside of LIN28B gene were related with the menarce age in normal women. Furthermore, recessive mutations in the LIN28B gene caused a precocious develpment in C. elegans. Interestingly, mouse that overexpress Lin28a exhibited a sexual development delay. Accordingly with these datas investigated the presence of known or new variants in the KISS1, KISS1R and LIN28B genes in a larger cohort of children with CPP to establish the prevalence of these mutations in the etiology of premature sexual development in humans. 107 children with CPP (101 girls and 6 boys) were selected, including sporadic and familial cases. The control population consisted of 200 adults with normal pubertal development. The promoter region and the three exons of KISS1 gene, five exons of KISS1R and four exons of LIN28B were amplified and automatically sequenced. A homozygous variant previously described by researchers from our laboratory in the KISS1 gene, p.H90D, was identified in more 3 no related children with CPP idiophatic. This variant is located in exon 3 of KISS1, resulting in substitution of a histidine to an aspartic acid at position 90 of kisspeptin-1 (p.H90D), in the amino-terminal region of the protein-54 and was absent in 200 Brazilian controls. Previous studies in vitro with the p.H90D variant did not show alterations in the binding or activation capacity and in the resistance to degradation. The activating mutations p.R386P of the KISS1R and p.P74S of the kisspeptin, previously described in central precocious puberty, were not identified in the present study. A new and rare heterozygous variant in the LIN28B gene, p.H199R, was identified in a Brazilian girl with CPP idiophatic. This variant is located in exon 4 of the LIN28B, resulting in substitution of a histidine to an arginine at position 199 of protein (p.H199R) and was absent in 200 Brazilian controls. Her father, which had normal pubertal development, carried the same heterozygous variant. Studies in vitro revealed p.H199R did not affect the function of Lin28B in the regulation of let-7 miRNA expression. Another allelic variant in the LIN28B gene was identified in a girl with CPP. This variant was located in intron 2 of the gene and an in silico analysis showed that it does not change the splicing site in mature RNA. In conclusion, we observed that mutations in the KISS1 and KISS1R genes have a low prevalence in children with idiopathic central precocious puberty. We described a new and rare variant in LIN28B gene (p.H199R) in a girl with central precocious puberty and functional studies of the wild LIN28B or containing p.H199R variant suggested that p.H199R variant of the LIN28B is not related to the precocious puberty phenotype

A puberdade é um processo biológico complexo do desenvolvimento sexual que tem início no final da infância e se caracteriza pela maturação do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal, pelo desenvolvimento dos caracteres sexuais secundários, aceleração do crescimento e finalmente pela capacidade reprodutiva. Nos últimos anos, o peptídeo kisspeptina e seu receptor KISS1R têm sido fortemente envolvidos na regulação da secreção pulsátil do GnRH hipotalâmico e, portanto, com o início da puberdade humana. Mutações nos genes KISS1R e KISS1 foram identificadas em crianças brasileiras com puberdade precoce central (PPC). Estudos em famílias e em irmãs gêmeas estimaram que 50-70% da variação na idade de menarca pode ser hereditária, porém, até pouco tempo atrás, não se tinha conhecimento de variantes genéticas comuns que influenciassem no tempo de puberdade. Recentemente, quatro estudos independentes de associação ampla do genoma estabeleceram que marcadores genéticos próximos ou dentro do gene LIN28B estavam relacionados com a idade da menarca em mulheres normais. Além disso, mutações recessivas no gene lin28 levaram ao desenvolvimento precoce no C. elegans. Camundongos que superexpressam Lin28a apresentaram um retardo no desenvolvimento sexual. Com base nesses achados, investigamos a presença de variantes conhecidas ou novas nos genes KISS1, KISS1R e LIN28B em um grupo de crianças portadoras de PPC idiopática com o intuito de estabelecermos a prevalência dessas mutações na etiologia do desenvolvimento sexual prematuro em humanos. Cento e sete crianças com PPC (101 meninas e 6 meninos) foram selecionados, incluindo casos esporádicos e familiares. A população controle consistiu de 200 indivíduos adultos com história de desenvolvimento puberal normal em idade apropriada. A região promotora e os três exons do gene KISS1, os cinco exons do gene K1SS1R e os quatro exons do gene LIN28B foram amplificados e submetidos à sequenciamento automático. Uma variante em homozigose no gene KISS1, descrita anteriormente por pesquisadores do nosso laboratório, p.H90D, foi identificada em mais três crianças não relacionadas, portadoras de PPC idiopática. Essa variante está localizada no exon 3 do KISS1, levando a substituição de uma histidina por um ácido aspártico na posição 90 da kisspeptina-1 (p.H90D), correspondendo à região amino-terminal da kisspeptina-54 e estava ausente em 200 controles brasileiros. Estudos prévios in vitro com a variante p.H90D não revelaram alterações na capacidade de ligação ou ativação do KISS1R e na resistência a degradação. As mutações ativadoras p.R386P do KISS1R e p.P74S da kisspeptina, previamente descritas em puberdade precoce central, não foram identificadas no estudo atual. Uma nova e rara variante em heterozigose no gene LIN28B, p.H199R, foi identificada em uma menina brasileira com PPC idiopática. Essa variante está localizada no exon 4 do LIN28B, levando a substituição de uma histidina conservada por uma arginina na posição 199 da proteína (p.H199R) e estava ausente em 200 controles brasileiros. O pai da paciente, que apresentou desenvolvimento puberal normal, era portador da mesma variante em heterozigose. Estudos in vitro revelaram que a variante p.H199R não afeta a função de LIN28B na regulação da expressão do miRNA let-7. Outra variante alélica no gene LIN28B foi identificada numa menina com PPC. Essa variante estava localizada no íntron 2 do gene e uma análise computacional demonstrou que ela não altera o sítio de splicing no RNA maduro. Em conclusão, observamos que mutações nos genes KISS1 e KISS1R têm uma baixa prevalência em crianças com puberdade precoce central idiopática. Descrevemos uma nova e rara variante no gene LIN28B (p.H199R) numa menina com puberdade precoce central e os estudos funcionais do LIN28B selvagem ou contendo a variante p.H199R sugeriram que essa variante não está relacionada ao fenótipo de puberdade precoce / Puberty is a complex biological process of sexual development that begins in the late childhood and it is characterized by the maturation of the hipothalamic-pituitary-gonadal axis, secondary sexual characteristics development, growth acceleration and acquisition of the reproductive capacity. Over the last years, the kisspeptin peptide and its receptor KISS1R have been envolved in the regulation of the pulsatile hipothalamic GnRH secretion and consequently with the beginning of the puberty human. Researchers from our laboratory identified mutations in the KISS1R and KISS1 genes in Brazilian children with central precocious puberty (CPP). Studies performed in families and twins estimated that 50%-70% of the variation in the menarce age can be hereditary, however, until last years, we did not have knowledgment of the influence of commun genetic variants in the puberty time. Recently, four independent Genome-Wide Association Studies established that genetic markers near or inside of LIN28B gene were related with the menarce age in normal women. Furthermore, recessive mutations in the LIN28B gene caused a precocious develpment in C. elegans. Interestingly, mouse that overexpress Lin28a exhibited a sexual development delay. Accordingly with these datas investigated the presence of known or new variants in the KISS1, KISS1R and LIN28B genes in a larger cohort of children with CPP to establish the prevalence of these mutations in the etiology of premature sexual development in humans. 107 children with CPP (101 girls and 6 boys) were selected, including sporadic and familial cases. The control population consisted of 200 adults with normal pubertal development. The promoter region and the three exons of KISS1 gene, five exons of KISS1R and four exons of LIN28B were amplified and automatically sequenced. A homozygous variant previously described by researchers from our laboratory in the KISS1 gene, p.H90D, was identified in more 3 no related children with CPP idiophatic. This variant is located in exon 3 of KISS1, resulting in substitution of a histidine to an aspartic acid at position 90 of kisspeptin-1 (p.H90D), in the amino-terminal region of the protein-54 and was absent in 200 Brazilian controls. Previous studies in vitro with the p.H90D variant did not show alterations in the binding or activation capacity and in the resistance to degradation. The activating mutations p.R386P of the KISS1R and p.P74S of the kisspeptin, previously described in central precocious puberty, were not identified in the present study. A new and rare heterozygous variant in the LIN28B gene, p.H199R, was identified in a Brazilian girl with CPP idiophatic. This variant is located in exon 4 of the LIN28B, resulting in substitution of a histidine to an arginine at position 199 of protein (p.H199R) and was absent in 200 Brazilian controls. Her father, which had normal pubertal development, carried the same heterozygous variant. Studies in vitro revealed p.H199R did not affect the function of Lin28B in the regulation of let-7 miRNA expression. Another allelic variant in the LIN28B gene was identified in a girl with CPP. This variant was located in intron 2 of the gene and an in silico analysis showed that it does not change the splicing site in mature RNA. In conclusion, we observed that mutations in the KISS1 and KISS1R genes have a low prevalence in children with idiopathic central precocious puberty. We described a new and rare variant in LIN28B gene (p.H199R) in a girl with central precocious puberty and functional studies of the wild LIN28B or containing p.H199R variant suggested that p.H199R variant of the LIN28B is not related to the precocious puberty phenotype

Les RF-amides (RFRPs, NPFF, QRFP, PrRPs, Kisspeptines) sont une famille de peptides caractérisée par une signature Arg-Phe-NH2 à l’extrémité C-terminale très conservée au cours de l’évolution. Ils exercent leurs effets via 5 récepteurs couplés aux protéines G (NPFF1R, NPFF2R, QRFPR, PrRPR, Kiss1R), et plusieurs études soutiennent leur implication dans la modulation de nombreuses fonctions physiologiques telles que la douleur et la nociception, la reproduction, ou encore le métabolisme. Néanmoins, l’étude de ces systèmes est entravée par l’absence d’outils pharmacologiques tels que des antagonistes sélectifs. C’est pourquoi mon travail de thèse a consisté au développement d’outils pharmacologiques permettant de répondre à ces attentes, particulièrement sur les récepteurs NPFF1R, NPFF2R et Kiss1R. Des études de relation structure-activité nous ont amenés à considérer l’importance de la signature Arg-Phe-NH2 dans l’activité des peptides RF-amides sur leurs récepteurs. L’introduction de modifications au niveau N-terminal ou C-terminal du dipeptide Arg-Phe-NH2 nous a conduits à l’identification d’un antagoniste hautement affin et sélectif pour le récepteur NPFF1R in vitro et in vivo. Ce dernier nous a permis d’identifier le rôle du récepteur NPFF1R dans les effets secondaires liés à l’administration d’opiacés, tels que l’hyperalgésie et la tolérance morphinique. La responsabilité du récepteur NPFF1R dans ces phénomènes a été par la suite confirmée chez des souris KO NPFF1R. De plus, des données plus récentes suggèrent l’importance de ce dernier au niveau de l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadotropique (HHG) des animaux saisonniers, et en particulier du hamster. Notre antagoniste nous a permis de déterminer le rôle du récepteur NPFF1R dans la libération de LH induite par le RFRP-3. Pour la première fois, nous avons également mis en évidence des molécules hautement affines et sélectives pour le récepteur NPFF2R, pour lequel nous avons révélé une activité agoniste partielle in vitro. Mon travail a également mené à la caractérisation in vitro d’un antagoniste sélectif du récepteur Kiss1R, qui vient compléter l’ensemble des outils disponibles pour l’étude des fonctions physiologiques modulées par ce récepteur et son ligand, la kisspeptine. Dans l’ensemble, mon travail de thèse a permis de caractériser plusieurs ligands affins et sélectifs des récepteurs à peptides RF-amides, et de mettre en lumière le rôle du système RFRP-3/NPFF1R dans les effets à long-terme liés aux opiacés. / RF-amides (RFRPs, NPFF, QRFP, PrRPs, Kisspeptins) belong to a family of peptide characterized by a Arg-Phe-NH2 C-terminus highly conserved throughout the evolution. They target 5 G-protein coupled receptors (NPFF1R, NPFF2R, QRFPR, PrRPR, Kiss1R) and most studies highlight their roles in the modulation of various functions as pain and nociception, reproduction or metabolism. Nonetheless, the study of these systems is severely limited by the absence of pharmacological tools as selective antagonists. Thus, my PhD project consisted in the development of selective ligands to answer these questions, notably on NPFF1R, NPFF2R and Kiss1R receptors. Structure-Activity relationship studies highlighted the importance of Arg-Phe-NH2 signature for the activity of RF-amide peptides on their receptors. Introduction of modifications at N or C-terminus of Arg-Phe-NH2 dipeptide led us to the identification of a compound displaying high affinity, selectivity and antagonist activity for NPFF1R both in vitro and in vivo. This compound allowed us to identify the critical role played by NPFF1R in the secondary effects related to opiates administration, as hyperalgesia and analgesic tolerance. The involvement of NPFF1R was then confirmed in KO NPFF1R mice. Moreover, recent data suggest the importance of NPFF1R on hypothalamo-pituitary gonadotropic (HPG) axis of seasonal animals, and particularly of hamsters. Our antagonist allowed us to decipher the role of NPFF1R in RFRP-3-induced-LH release. For the first time, we also have characterized high affinity and selective compounds for NPFF2R that display partial agonist activity in vitro. Moreover, our work led to the in vitro characterization of a selective antagonist for Kiss1R, that complete the available tools to study the physiological functions modulated by this receptor and its ligand, the kisspeptine. Overall, my PhD thesis led to the characterization of several selective ligands for RF-amide receptors, and highlight the role of RFRP-3/NPFF1R system in the long-term effects associated to opiates.

A puberdade é uma fase do desenvolvimento marcada pelo surgimento de características sexuais secundárias e que culmina na capacidade reprodutiva do organismo. A puberdade inicia com a ativação dos neurônios que expressam o peptídeo hormônio liberador de gonadrotrofinas (GnRH), que resulta em modificação do padrão de liberação do hormônio luteinizante (LH) pelos gonadotrofos, e aumento da produção gonadal de 17β-estradiol (E2). O sistema kisspeptidérgico, composto pelo peptídeo kisspeptina (KiSS-1) e o receptor de kisspeptina (KiSS1r), parece ser um dos responsáveis pela ativação dos neurônios que secretam GnRH para o início da puberdade. Alguns trabalhos sugerem que esse sistema é modulado por sinais periféricos que sinalizam o estado de desenvolvimento e reserva de energia do organismo, como o fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) e o hormônio leptina, respectivamente. Estudos em humanos sustentam que há um adiantamento da idade de início da puberdade em meninas, atribuindo o excesso de adiposidade como um possível fator causal. Em condições de excesso de tecido adiposo, as concentrações de leptina e IGF-1 estão aumentadas, sugerindo que estes fatores possam exercer modulação sobre o sistema kisspeptina e adiantar a instalação da puberdade. Assim, o presente estudo analisou a ingestão alimentar e o desenvolvimento de obesidade sobre a instalação da puberdade e a participação de fatores-chave para a instalação da puberdade em fêmeas de rato Wistar alimentadas com Dieta de Cafeteria a partir do desmame. Foram utilizadas fêmeas de rato Wistar desmamadas aos 21 dias de vida. Os animais foram alocados para o grupo Controle (ração padrão e água ad libitum) e grupo Dieta de Cafeteria (alimentos processados consumidos por humanos). Diariamente, os animais foram inspecionados para a abertura vaginal (indicador de instalação da puberdade) e a ingestão alimentar foi monitorada. No dia da abertura vaginal, os animais foram decapitados e o encéfalo e sangue foram coletados e armazenados. Nas amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo foi analisada a expressão dos genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r e Lepr. No soro, quantificou-se a concentração de LH, E2, leptina e IGF-1. Também foram dissecados e pesados o tecido adiposo intraabdominal, o útero, os ovários e as adrenais. Os resultados revelaram aumento da ingestão de energia e lipídeos e adiantamento da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. O peso dos ovários foi aumentado pela Dieta de Cafeteria, embora o peso do útero e o peso das adrenais não tenham sido alterados. Esses animais tiveram menor peso corporal, porém com aumento do tecido adiposo intra-abdominal e da concentração de leptina, ambos associados entre si e com o dia da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. A Dieta de Cafeteria não alterou a concentração sérica de LH e E2 no dia da abertura vaginal. O tratamento com Dieta de Cafeteria não modificou a expressão de Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA e Kiss1r mRNA, porém aumentou a expressão de Lepr mRNA em amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo. A maior concentração de leptina não foi correlacionada com a maior expressão de Lepr mRNA. Os resultados sugerem que a introdução precoce de alimentos processados pode alterar o padrão fisiológico de ingestão alimentar e estimular o desenvolvimento do tecido adiposo intra-abdominal e a liberação de leptina. Um limiar de concentração de leptina parece ser um elemento permissivo para a instalação da puberdade em condições controle, porém uma elevação precoce pode estimular os reguladores fisiológicos e adiantar o início da puberdade. / Puberty is a stage of development marked by the appearance of secondary sexual characteristics, culminating in the achievement of reproductive capacity. Some observational studies support the notion that there is an early onset of puberty in girls related to obesity. Puberty starts with the activation of gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) neurons, which stimulate the release of luteinizing hormone (LH) by gonadotrophs, and increased gonadal production of 17β-estradiol (E2). The kisspeptidergic system, comprising the kisspeptin peptide (KiSS-1) and the kisspeptin receptor (KISS1R), seems to activate GnRH neurons and puberty onset. The kisspeptidergic system is modulated by peripheral signals related to the body energy storage, such as the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and the leptin. In an obesity situation, the levels of leptin and IGF-1 are increased, suggesting that these factors may exert modulation of the kisspeptidergic system and the puberty onset. Thus, this study examined the effect of obesity on puberty onset in female rats and the expression of key genes (GnRH, kisspeptin and its receptor) and its potential regulators (leptin, IGF-1 and E2). Wistar female rats weaned at 21 days were allocated to the Control group (chow and water ad libitum) or to the Cafeteria Diet group (processed foods consumed by humans). Every day, the animals were inspected for vaginal opening (puberty onset signal) and the food intake was measured. On the day of vaginal opening, the animals were decapitated and the brain and blood were collected and stored. Expression of genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r and Lepr were analyzed in the collected brains by qPCR. Serum LH, E2, leptin and IGF-1 were analyzed by ELISA. Intra-abdominal adipose tissue, the uterus, the ovaries and adrenal glands were also dissected and weighed. The results have shown higher energy and fat intake and early vaginal opening in the Cafeteria Diet group. The ovarian weight was increased by the Cafeteria Diet, although the weight of the uterus and adrenal have not changed. These animals demonstrated lower body weight, but with increased intra-abdominal adipose tissue and high leptin levels, both associated with each other and with the day of vaginal opening in Cafeteria Diet group. The Cafeteria Diet has not changed serum LH and E2 on the day of vaginal opening. Treatment with Cafeteria Diet has not changed the expression of Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA and Kiss1r mRNA, but increased the expression of Lepr mRNA in brain samples from Diagonal Band of Broca and hypothalamus. The higher concentration of leptin was not associated with the increased expression of Lepr mRNA. The results suggest that early access to processed foods can change the physiological pattern of food intake and stimulate the development of obesity and the release of leptin. A leptin threshold appears to be a permissive factor for puberty onset under control conditions, but it may overlap other physiological regulators and trigger early puberty onset in obesity conditions.

A puberdade é uma fase do desenvolvimento marcada pelo surgimento de características sexuais secundárias e que culmina na capacidade reprodutiva do organismo. A puberdade inicia com a ativação dos neurônios que expressam o peptídeo hormônio liberador de gonadrotrofinas (GnRH), que resulta em modificação do padrão de liberação do hormônio luteinizante (LH) pelos gonadotrofos, e aumento da produção gonadal de 17β-estradiol (E2). O sistema kisspeptidérgico, composto pelo peptídeo kisspeptina (KiSS-1) e o receptor de kisspeptina (KiSS1r), parece ser um dos responsáveis pela ativação dos neurônios que secretam GnRH para o início da puberdade. Alguns trabalhos sugerem que esse sistema é modulado por sinais periféricos que sinalizam o estado de desenvolvimento e reserva de energia do organismo, como o fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) e o hormônio leptina, respectivamente. Estudos em humanos sustentam que há um adiantamento da idade de início da puberdade em meninas, atribuindo o excesso de adiposidade como um possível fator causal. Em condições de excesso de tecido adiposo, as concentrações de leptina e IGF-1 estão aumentadas, sugerindo que estes fatores possam exercer modulação sobre o sistema kisspeptina e adiantar a instalação da puberdade. Assim, o presente estudo analisou a ingestão alimentar e o desenvolvimento de obesidade sobre a instalação da puberdade e a participação de fatores-chave para a instalação da puberdade em fêmeas de rato Wistar alimentadas com Dieta de Cafeteria a partir do desmame. Foram utilizadas fêmeas de rato Wistar desmamadas aos 21 dias de vida. Os animais foram alocados para o grupo Controle (ração padrão e água ad libitum) e grupo Dieta de Cafeteria (alimentos processados consumidos por humanos). Diariamente, os animais foram inspecionados para a abertura vaginal (indicador de instalação da puberdade) e a ingestão alimentar foi monitorada. No dia da abertura vaginal, os animais foram decapitados e o encéfalo e sangue foram coletados e armazenados. Nas amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo foi analisada a expressão dos genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r e Lepr. No soro, quantificou-se a concentração de LH, E2, leptina e IGF-1. Também foram dissecados e pesados o tecido adiposo intraabdominal, o útero, os ovários e as adrenais. Os resultados revelaram aumento da ingestão de energia e lipídeos e adiantamento da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. O peso dos ovários foi aumentado pela Dieta de Cafeteria, embora o peso do útero e o peso das adrenais não tenham sido alterados. Esses animais tiveram menor peso corporal, porém com aumento do tecido adiposo intra-abdominal e da concentração de leptina, ambos associados entre si e com o dia da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. A Dieta de Cafeteria não alterou a concentração sérica de LH e E2 no dia da abertura vaginal. O tratamento com Dieta de Cafeteria não modificou a expressão de Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA e Kiss1r mRNA, porém aumentou a expressão de Lepr mRNA em amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo. A maior concentração de leptina não foi correlacionada com a maior expressão de Lepr mRNA. Os resultados sugerem que a introdução precoce de alimentos processados pode alterar o padrão fisiológico de ingestão alimentar e estimular o desenvolvimento do tecido adiposo intra-abdominal e a liberação de leptina. Um limiar de concentração de leptina parece ser um elemento permissivo para a instalação da puberdade em condições controle, porém uma elevação precoce pode estimular os reguladores fisiológicos e adiantar o início da puberdade. / Puberty is a stage of development marked by the appearance of secondary sexual characteristics, culminating in the achievement of reproductive capacity. Some observational studies support the notion that there is an early onset of puberty in girls related to obesity. Puberty starts with the activation of gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) neurons, which stimulate the release of luteinizing hormone (LH) by gonadotrophs, and increased gonadal production of 17β-estradiol (E2). The kisspeptidergic system, comprising the kisspeptin peptide (KiSS-1) and the kisspeptin receptor (KISS1R), seems to activate GnRH neurons and puberty onset. The kisspeptidergic system is modulated by peripheral signals related to the body energy storage, such as the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and the leptin. In an obesity situation, the levels of leptin and IGF-1 are increased, suggesting that these factors may exert modulation of the kisspeptidergic system and the puberty onset. Thus, this study examined the effect of obesity on puberty onset in female rats and the expression of key genes (GnRH, kisspeptin and its receptor) and its potential regulators (leptin, IGF-1 and E2). Wistar female rats weaned at 21 days were allocated to the Control group (chow and water ad libitum) or to the Cafeteria Diet group (processed foods consumed by humans). Every day, the animals were inspected for vaginal opening (puberty onset signal) and the food intake was measured. On the day of vaginal opening, the animals were decapitated and the brain and blood were collected and stored. Expression of genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r and Lepr were analyzed in the collected brains by qPCR. Serum LH, E2, leptin and IGF-1 were analyzed by ELISA. Intra-abdominal adipose tissue, the uterus, the ovaries and adrenal glands were also dissected and weighed. The results have shown higher energy and fat intake and early vaginal opening in the Cafeteria Diet group. The ovarian weight was increased by the Cafeteria Diet, although the weight of the uterus and adrenal have not changed. These animals demonstrated lower body weight, but with increased intra-abdominal adipose tissue and high leptin levels, both associated with each other and with the day of vaginal opening in Cafeteria Diet group. The Cafeteria Diet has not changed serum LH and E2 on the day of vaginal opening. Treatment with Cafeteria Diet has not changed the expression of Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA and Kiss1r mRNA, but increased the expression of Lepr mRNA in brain samples from Diagonal Band of Broca and hypothalamus. The higher concentration of leptin was not associated with the increased expression of Lepr mRNA. The results suggest that early access to processed foods can change the physiological pattern of food intake and stimulate the development of obesity and the release of leptin. A leptin threshold appears to be a permissive factor for puberty onset under control conditions, but it may overlap other physiological regulators and trigger early puberty onset in obesity conditions.

A puberdade é uma fase do desenvolvimento marcada pelo surgimento de características sexuais secundárias e que culmina na capacidade reprodutiva do organismo. A puberdade inicia com a ativação dos neurônios que expressam o peptídeo hormônio liberador de gonadrotrofinas (GnRH), que resulta em modificação do padrão de liberação do hormônio luteinizante (LH) pelos gonadotrofos, e aumento da produção gonadal de 17β-estradiol (E2). O sistema kisspeptidérgico, composto pelo peptídeo kisspeptina (KiSS-1) e o receptor de kisspeptina (KiSS1r), parece ser um dos responsáveis pela ativação dos neurônios que secretam GnRH para o início da puberdade. Alguns trabalhos sugerem que esse sistema é modulado por sinais periféricos que sinalizam o estado de desenvolvimento e reserva de energia do organismo, como o fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) e o hormônio leptina, respectivamente. Estudos em humanos sustentam que há um adiantamento da idade de início da puberdade em meninas, atribuindo o excesso de adiposidade como um possível fator causal. Em condições de excesso de tecido adiposo, as concentrações de leptina e IGF-1 estão aumentadas, sugerindo que estes fatores possam exercer modulação sobre o sistema kisspeptina e adiantar a instalação da puberdade. Assim, o presente estudo analisou a ingestão alimentar e o desenvolvimento de obesidade sobre a instalação da puberdade e a participação de fatores-chave para a instalação da puberdade em fêmeas de rato Wistar alimentadas com Dieta de Cafeteria a partir do desmame. Foram utilizadas fêmeas de rato Wistar desmamadas aos 21 dias de vida. Os animais foram alocados para o grupo Controle (ração padrão e água ad libitum) e grupo Dieta de Cafeteria (alimentos processados consumidos por humanos). Diariamente, os animais foram inspecionados para a abertura vaginal (indicador de instalação da puberdade) e a ingestão alimentar foi monitorada. No dia da abertura vaginal, os animais foram decapitados e o encéfalo e sangue foram coletados e armazenados. Nas amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo foi analisada a expressão dos genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r e Lepr. No soro, quantificou-se a concentração de LH, E2, leptina e IGF-1. Também foram dissecados e pesados o tecido adiposo intraabdominal, o útero, os ovários e as adrenais. Os resultados revelaram aumento da ingestão de energia e lipídeos e adiantamento da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. O peso dos ovários foi aumentado pela Dieta de Cafeteria, embora o peso do útero e o peso das adrenais não tenham sido alterados. Esses animais tiveram menor peso corporal, porém com aumento do tecido adiposo intra-abdominal e da concentração de leptina, ambos associados entre si e com o dia da abertura vaginal no grupo Dieta de Cafeteria. A Dieta de Cafeteria não alterou a concentração sérica de LH e E2 no dia da abertura vaginal. O tratamento com Dieta de Cafeteria não modificou a expressão de Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA e Kiss1r mRNA, porém aumentou a expressão de Lepr mRNA em amostras contendo a Banda Diagonal de Broca e hipotálamo. A maior concentração de leptina não foi correlacionada com a maior expressão de Lepr mRNA. Os resultados sugerem que a introdução precoce de alimentos processados pode alterar o padrão fisiológico de ingestão alimentar e estimular o desenvolvimento do tecido adiposo intra-abdominal e a liberação de leptina. Um limiar de concentração de leptina parece ser um elemento permissivo para a instalação da puberdade em condições controle, porém uma elevação precoce pode estimular os reguladores fisiológicos e adiantar o início da puberdade. / Puberty is a stage of development marked by the appearance of secondary sexual characteristics, culminating in the achievement of reproductive capacity. Some observational studies support the notion that there is an early onset of puberty in girls related to obesity. Puberty starts with the activation of gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) neurons, which stimulate the release of luteinizing hormone (LH) by gonadotrophs, and increased gonadal production of 17β-estradiol (E2). The kisspeptidergic system, comprising the kisspeptin peptide (KiSS-1) and the kisspeptin receptor (KISS1R), seems to activate GnRH neurons and puberty onset. The kisspeptidergic system is modulated by peripheral signals related to the body energy storage, such as the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and the leptin. In an obesity situation, the levels of leptin and IGF-1 are increased, suggesting that these factors may exert modulation of the kisspeptidergic system and the puberty onset. Thus, this study examined the effect of obesity on puberty onset in female rats and the expression of key genes (GnRH, kisspeptin and its receptor) and its potential regulators (leptin, IGF-1 and E2). Wistar female rats weaned at 21 days were allocated to the Control group (chow and water ad libitum) or to the Cafeteria Diet group (processed foods consumed by humans). Every day, the animals were inspected for vaginal opening (puberty onset signal) and the food intake was measured. On the day of vaginal opening, the animals were decapitated and the brain and blood were collected and stored. Expression of genes Gnrh1, Kiss1, Kiss1r and Lepr were analyzed in the collected brains by qPCR. Serum LH, E2, leptin and IGF-1 were analyzed by ELISA. Intra-abdominal adipose tissue, the uterus, the ovaries and adrenal glands were also dissected and weighed. The results have shown higher energy and fat intake and early vaginal opening in the Cafeteria Diet group. The ovarian weight was increased by the Cafeteria Diet, although the weight of the uterus and adrenal have not changed. These animals demonstrated lower body weight, but with increased intra-abdominal adipose tissue and high leptin levels, both associated with each other and with the day of vaginal opening in Cafeteria Diet group. The Cafeteria Diet has not changed serum LH and E2 on the day of vaginal opening. Treatment with Cafeteria Diet has not changed the expression of Gnrh1 mRNA, Kiss1 mRNA and Kiss1r mRNA, but increased the expression of Lepr mRNA in brain samples from Diagonal Band of Broca and hypothalamus. The higher concentration of leptin was not associated with the increased expression of Lepr mRNA. The results suggest that early access to processed foods can change the physiological pattern of food intake and stimulate the development of obesity and the release of leptin. A leptin threshold appears to be a permissive factor for puberty onset under control conditions, but it may overlap other physiological regulators and trigger early puberty onset in obesity conditions.