Hormônios como a testosterona, a desidroepiandrosterona (DHEA), o cortisol e o hormônio do crescimento (GH) e fatores de crescimento, como o fator de crescimento semelhante à insulina (IGF-1), são agudamente liberados no sangue logo após sessões de exercício de força (EF). Esses hormônios e fatores de crescimento estão relacionados com a modulação de processos fisiológicos na célula muscular esquelética. Mais recentemente, pesquisadores evidenciaram a presença de enzimas esteroidogênicas, responsáveis por metabolizar o colesterol em diferentes hormônios esteroides, no interior da célula muscular. Isso possibilitaria às células musculares regularem a concentração hormonal intramuscular. Essa modulação intramuscular pode ser capaz de afetar diferentes processos fisiológicos nessas células, como a atividade das células satélites (CS). Contudo, o papel da modulação da concentração hormonal sérica induzida pelo EF em regular as concentrações intracelular de hormônios nas células musculares, regulando a atividade das CS ainda não é bem conhecido em humanos. Para investigar esse fenômeno, indivíduos treinados em força foram submetidos a duas diferentes sessões de EF com o objetivo de modular diferentemente as respostas hormonais séricas entre elas. Uma sessão (HH) que elevaria expressivamente as concentrações agudas séricas da testosterona total e livre, do DHEA, do cortisol, do GH, e do IGF-1, enquanto outra sessão não induziria elevações expressivas desses hormônios (LH). Indivíduos treinados foram escolhidos por apresentarem menor impacto de sessões de exercício de força na modulação de processos fisiológicos nas células musculares por serem mais acostumados às mesmas. Isso favorece relacionar os processos da modulação hormonal sistêmica e local com a possível regulação da atividade das CSs. As sessões de EF foram efetivas em modular agudamente as concentrações séricas da testosterona total, DHEA, GH e cortisol. Contudo, apenas o Cortisol foi elevado mais para sessão HH comparado com a sessão LH. Consequentemente, apenas o cortisol teve sua concentração diferentemente alterada nas células musculares, estando mais aumentado também após a sessão HH. A ausência de elevação na célula muscular de hormônios androgênicos foi suportada pela ausência de mudança na expressão gênica das enzimas esteroidogênicas como a 5α redutase e a 17β Hidroxiesteróide Desidrogenase. Interessantemente, a expressão gênica da miostatina e da miogenina aumentaram aproximadamente nove e quatro vezes, respectivamente, 72 horas após as sessões de EF. Por fim, possivelmente afetados pelos níveis de cortisol elevado na célula muscular, que pode ter favorecido um expressivo aumento de expressão gênica da miostatina, a quantidade de CS e consequentemente de mionúcleos não sofreram nenhum efeito das sessões de EF. Essa ausência de modulação da quantidade de CS ocorreu mesmo com o aumento da expressão da miogenina que poderia ter favorecido um processo de diferenciação das CS. Assim, é possível sugerir que quando o hormônio é elevado agudamente no sangue de forma expressiva como o cortisol, o mesmo afetará sua concentração na célula muscular. Esse aumento da concentração hormonal no músculo pode regular a atividade das CS, já que não foi observada a esperada mudança na quantidade de CS nas células musculares após as sessões de EF / Hormones such as testosterone, dehydroepiandrosterone (DHEA), cortisol and growth hormone (GH), as well as growth factors such as insulin-like growth factor (IGF-1) are acutely released into the blood after resistance exercise (RE). These hormones are related to the regulation of physiological processes in skeletal muscle cells. Recently, researchers have shown the presence of steroidogenic enzymes, responsible for metabolizing cholesterol in different steroid hormones, inside the muscle cell. This metabolization would enable muscle cells to regulate intramuscular hormone concentration. This intramuscular modulation may affect different physiological processes in these cells, such as satellite cell activity (SC). However, the role of acute RT-induced changes in serum hormone concentrations in regulating intracellular hormonal concentrations in muscle cells and, consequently, activity of SC is yet unknown in humans. To investigate this phenomenon, resistance-trained individuals underwent two different RE sessions to differently modulate serum hormonal responses. One session (HH) should significantly elevate serum concentrations of total and free testosterone, DHEA, cortisol, GH, and IGF-1, while the other session should not induce expressive elevations in these hormones (LH). Trained individuals were chosen because muscle cells are less impacted by RE as these individuals are more accustomed to RE. This design allows relating systemic and local hormonal modulation with possible modulations on SC activity. RE sessions were effective in acutely modulating the serum concentration of total testosterone, DHEA, GH, and cortisol. However, only cortisol was significantly raised for HH compared to LH. Consequently, only cortisol had its concentration differently modulated in muscle cells, being higher also after the HH session. The lack of elevations in muscle cell androgenic hormones was supported by the absence of changes in the steroidogenic enzymes gene expression such as 5α reductase and 17β Hydroxysteroid Dehydrogenase. Interestingly, myostatin and myogenin gene expression increased approximately nine and four times, respectively, 72 hours after the RE sessions. Finally, high cortisol levels in the muscle cell may have favored an expressive increase in myostatin gene expression, did not induce the expected changes in SC activity. This lack of modulation in the amount of SC and myionuclear content occurred regardless of the increase in myogenin expression, which could have favored the SC differentiation. Therefore, it is possible to suggest that when systemic hormones are expressively elevated like cortisol, there is a parallel increase in hormonal concentration in the muscle cell. The increase in muscle cell hormone concentration may have regulated the SC activity based as we did not observe the expected changes in the SC content after the RE sessions

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-11-20T17:29:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Amanda de Paula Lima.pdf: 1103885 bytes, checksum: c825dfd59f4730fd1cd0b63b5796cb44 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T17:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Amanda de Paula Lima.pdf: 1103885 bytes, checksum: c825dfd59f4730fd1cd0b63b5796cb44 (MD5) Previous issue date: 2018-09-10 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / A presente pesquisa foi realizada com o objetivo avaliar os efeitos da suplementação combinada de lisina e metionina sobre o desempenho produtivo e expressão de genes relacionados com o crescimento muscular em alevinos de tilápia do Nilo revertidos sexualmente. Trezentos e trinta e seis alevinos de tilápia do Nilo (peso inicial 0,90 ± 0,01 g) foram distribuídos em 24 aquários de 70L com sistema contínuo de fluxo de água (2,0 L/min), em um delineamento inteiramente casualizado com quatro tratamentos e seis repetições. Foram elaboradas quatro dietas isoproteicas (~330,50 g/kg de proteína bruta) e isocalóricas (~18,59 MJ/kg) sem suplementação de lisina e metionina (Controle), suplementada com lisina (Lys), suplementada com metionina (Met) e suplementada com lisina e metionina (Lys+Met) durante oito semanas. Os peixes foram alimentados manualmente, quatro vezes por dia até saciedade aparente. Peixes tratados com as dietas Lys e Met apresentaram maior peso corporal e taxa de crescimento específico em relação aos peixes mantidos com as demais dietas. Peixes tratados com dieta Lys apresentaram maior taxa de eficiência proteica em comparação aos peixes mantidos com as outras dietas. O índice hepatostomático e a gordura corporal foram menores nos peixes alimentados com as dietas Met e Lys+Met em comparação aos peixes tratados com a dieta controle. O consumo, sobrevivência, umidade, proteína bruta, cinzas corporais e a expressão do mRNA da miostatina não foram influenciados pelas dietas. Peixes que receberam dieta Lys+Met apresentaram maior nível de expressão de mRNA da MyoD em comparação aos peixes que receberam a dieta controle, mas nenhum efeito da suplementação isolada de lisina e metionina foi observada. Em conclusão, a suplementação combinada de lisina e metionina melhora o desempenho produtivo e aumenta a expressão de mRNA de MyoD e miogenina e reduz conteúdo de gordura corporal de alevinos de tilápias do Nilo. / This work was carried out with the objective of evaluating the effects of the combination of lysine and methionine on the performance of growth and expression of genes related to muscle growth in sexually reversed Nile tilapia fingerlings. Fish (n = 336, initial weight 0.90 ± 0.01 g) were randomly distributed into 24 70 L aquaria with a continuous water flow system in an entirely randomized design with four treatments and six replicates. Four isoproteic (~330.50 g/kg crude protein) and isocaloric (~ 18.59 MJ / kg) diets without lysine or methionine supplementation (Control), or supplemented with lysine (Lys), methionine (Met) and lysine and methionine (Lys + Met) were elaborated. Fish were hand fed until apparent satiety. Fish fed diets Lys+Met and Met showed higher final body weight and specific growth ratio compared to fish fed other diets. The protein efficiency ratio was higher in fish diet Lys compared to fish fed other diets. Fish fed Met and Lys+Met diets showed lower hepatosomatic index and whole-body fat compared to fish fed the control diet. Feed intake, survival and whole-body moisture, crude protein, ash and mRNA expression of myostatin of fish were not affected by diets. Fish fed diet Lys+Met demonstrated higher mRNA expression level of MyoD compared to those fed the control diet. In conclusion, Nile tilapia fingerlings fed combined lysine and methionine demonstrates improved growth performance in line to higher mRNA expression of MyoD and myogenin, and also reduced body fat contents

HMb, metabólito da leucina, utilizado para aumentar a síntese protéica. Investigamos o efeito do HMb sobre o eixo somatotrófico, bem como o mRNA de IGF-I e miostatina muscular. Ratos tratados com HMb (320 mg/Kg de peso corporal /mL de salina-0,9%), ou salina (controle), gavagem, 4 semanas, decapitados, sangue para avaliação sérica: insulina (RIE), glicose (colorimetria) e IGF-I (RIE). Extração de RNA total, para avaliação do mRNA de IGF-I e miostatina (Fígado, músculo extensor digital longo, Sóleo), avaliação da expressão do mRNA do GH, por Northern Blot, e expressão do GH ,Western blotting (hipófise). Dados analisados pelo teste-T de Student (P<0,05). Tratamento aumentou o conteúdo de mRNA de GH (> 60%), da proteína GH (>20%), do mRNA do IGF-I (~24%), da concentração sérica de IGF-I (p<0,05), indicando uma ativação do eixo somatotrófico pelo HMb, sem alterações no mRNA de miostatina e IGF-I muscular, ainda um aumento da insulina (~2x), sem alterações na glicose sérica, resultado do efeito hiperglicemiante do GH, ou um efeito direto do HMb na secreção de insulina. / HMb, metabolite of leucine, used to increase protein synthesis. Evaluate the effect HMb on the somatotrophic axis activity, as well as muscle mRNA IGF-I and myostatin. Rats treated with HMb (320 mg / kg body weight / mL of saline-0, 9%) or saline (control), gavage, 4 weeks, decapitated, blood for evaluation of serum: insulin (RIA), glucose (colorimetric) and IGF-I (RIA). Extraction of RNA total, for evaluation the mRNA IGF-I and myostatin (liver, muscle extensor digitalis longus (EDL) and soleus), evaluation of the GH mRNA expression of by Northern blot, and GH content, western blotting (pituitaries). Data analyzed by Student t-test (P <0.05). HMb treatment increased the content of GH mRNA (> 60%), GH (> 20%), IGF-I mRNA (~ 24%), IGF-I (p <0.05), indicates that the somatotrophic axis activity is increased by the HMb, without changes in mRNA of myostatin and muscle IGF-I, insulin also increased (~ 2x), without changes in serum glucose, hyperglycemiant result of the effect of GH or a direct effect of HMb in the secretion of insulin.

HMb, metabólito da leucina, utilizado para aumentar a síntese protéica. Investigamos o efeito do HMb sobre o eixo somatotrófico, bem como o mRNA de IGF-I e miostatina muscular. Ratos tratados com HMb (320 mg/Kg de peso corporal /mL de salina-0,9%), ou salina (controle), gavagem, 4 semanas, decapitados, sangue para avaliação sérica: insulina (RIE), glicose (colorimetria) e IGF-I (RIE). Extração de RNA total, para avaliação do mRNA de IGF-I e miostatina (Fígado, músculo extensor digital longo, Sóleo), avaliação da expressão do mRNA do GH, por Northern Blot, e expressão do GH ,Western blotting (hipófise). Dados analisados pelo teste-T de Student (P<0,05). Tratamento aumentou o conteúdo de mRNA de GH (> 60%), da proteína GH (>20%), do mRNA do IGF-I (~24%), da concentração sérica de IGF-I (p<0,05), indicando uma ativação do eixo somatotrófico pelo HMb, sem alterações no mRNA de miostatina e IGF-I muscular, ainda um aumento da insulina (~2x), sem alterações na glicose sérica, resultado do efeito hiperglicemiante do GH, ou um efeito direto do HMb na secreção de insulina. / HMb, metabolite of leucine, used to increase protein synthesis. Evaluate the effect HMb on the somatotrophic axis activity, as well as muscle mRNA IGF-I and myostatin. Rats treated with HMb (320 mg / kg body weight / mL of saline-0, 9%) or saline (control), gavage, 4 weeks, decapitated, blood for evaluation of serum: insulin (RIA), glucose (colorimetric) and IGF-I (RIA). Extraction of RNA total, for evaluation the mRNA IGF-I and myostatin (liver, muscle extensor digitalis longus (EDL) and soleus), evaluation of the GH mRNA expression of by Northern blot, and GH content, western blotting (pituitaries). Data analyzed by Student t-test (P <0.05). HMb treatment increased the content of GH mRNA (> 60%), GH (> 20%), IGF-I mRNA (~ 24%), IGF-I (p <0.05), indicates that the somatotrophic axis activity is increased by the HMb, without changes in mRNA of myostatin and muscle IGF-I, insulin also increased (~ 2x), without changes in serum glucose, hyperglycemiant result of the effect of GH or a direct effect of HMb in the secretion of insulin.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2555.pdf: 842616 bytes, checksum: 8ea895d65abda1d2a1c558d27226a50b (MD5) Previous issue date: 2009-07-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Myostatin (MSTN) is a secreted growth factor expressed in skeletal muscle and negatively regulates skeletal muscle mass. MSTN is also expressed in adipose tissue. Recent data suggest that MSTN regulates adipogenesis and energy metabolism. Aims: The objective of this study was to determine the influence of exercise in the expression of myostatin (MSTN) and its receptor in fat and muscle in obese and insulin resistant rats. Methods: Adult male Wistar rats were housed under controlled conditions (20-220 C, 10-14h light-dark cycle) and were allowed free access to standard rodent chow (control group, CG) or HF diet (58% Kcal from fat, high-fat group, HG) during 12 weeks. Glucose tolerance test (GTT) and insulin tolerance test (ITT) were performed before and at 3, 4, 8 and 12 weeks after diet regimen. After 12 weeks, CG and HG rats were randomly assigned to a swimming training group (CGE and HGE) or a sedentary group (CGS and HGS). CGE and HE swam individually in water tanks (50x30cm) at 340 C, for 45 minutes at 0900h and 1700h, 5 day week-1, for 4 weeks. After this period, rats were submitted again to GTT and ITT and then killed by decapitation. GTT area under the curve was lower in HE compared to HGS. White gastrocnemius muscle and fat pads were dissected, weighted, immediately cooled in liquid nitrogen and stored at - 700 C for subsequent analysis. The mRNA levels were quantified by real time RT-PCR. The animals were maintained according to the local University Committee guidelines for the care and use of laboratory animals. Results: HG developed insulin resistance according to GTT and ITT tests. Adipose fat pads (epididymal, retropritoneal and mesenteric) were 2 to 3 times heavier in high-fat fed groups (HGS and HGE) compared to standard chow fed groups (CGS and CGE). In HGS, the expression of MSTN was significantly higher in mesenteric fat and lower in epididymal fat and Brown tissue adipose (BAT) compared to CGS rats. The expression of ActRIIB significantly decreased in epididymal fat and BAT. The training resulted in decreased of expression of expression of MSTN in muscle and mesenteric fat and increased expression in BAT of CGE compared CGS. The expression of ActRIIB increased significantly in mesenteric fat and BAT in CGE compared to CGS. The expression of MSTN decreased in mesenteric fat and increased in epididymal fat and BAT in HGE compared to HGS. The expression of ActRIIB decreased in muscle and mesenteric fat and increased in BAT in HGE compared to HGS. Conclusions: These data suggest that the expression of MSTN in fat tissues may be involved in the metabolic response of rats submitted to high fat diet and exercise. / Miostatina (MSTN) é um fator de crescimento expresso e secretado pelo músculo esquelético que regula negativamente a massa muscular. MSTN é também expressa no tecido adiposo em menores quantidades. Dados recentes sugerem que a MSTN regula a adipogênese e o metabolismo energético. Objetivo: Verificar o efeito da dieta hiperlipídica e exercício na expressão da MSTN e de seu receptor (ActRIIB) no músculo esquelético e tecido adiposo na obesidade dietética e resistência insulínica. Métodos: Ratos Wistar adultos realizaram testes de tolerância à glicose (TTG) e tolerância à insulina (TTI) antes e após 3, 4, 8 e 12 semanas sob alimentação com dieta padrão (Grupo Controle, GC) ou dieta hiperlipídica (Grupo dieta hiperlipídica, GH). Após 12 semanas, os ratos dos GC e GH foram, aleatoriamente, separados nos grupos Controle Exercício (GCE), Dieta Hiperlipídica Exercício (GHE), Controle Sedentário (GCS) e Dieta Hiperlipídica Sedentário (GHS). GCE e GHE nadaram em tanques individuais (50 x 30cm) a 34ºC, por 45 minutos, às 9h e 17h, 5 dias semana, durante 4 semanas. Após esse período, os ratos foram submetidos à TTG e sacrificados por decapitação. Músculo Gastrocnêmio e tecido adiposo foram dissecados, pesados, imediatamente congelados e estocados a -80ºC. O RNAm da MSTN e ActRIIB foi quantificado por RT-PCR. Resultados: GH desenvolveu resistência insulínica de acordo com TTG e TTI. O treinamento aumentou a sensibilidade à insulina no GHE. No GHS, a expressão de MSTN foi significativamente maior na gordura mesentérica e menor na gordura epididimal e tecido adiposo marrom (TAM) comparado ao GCS. A expressão de ActRIIB diminuiu significativamente na gordura epididimal e TAM do GHS comparada ao GCS. O treinamento resultou em redução significativa da expressão de MSTN no músculo e gordura mesentérica e aumento no TAM do GCE comparado ao GCS. A expressão de ActRIIB diminuiu significativamente na gordura mesentérica e TAM no GCE comparado ao GCS. A expressão de MSTN diminuiu na gordura mesentérica e aumentou na gordura epididimal e TAM no GHE comparada ao GHS. A expressão de ActRIIB diminuiu no músculo e gordura mesentérica e aumentou no TAM no GHE comparado ao GHS. Conclusão: Esses dados sugerem que a expressão de MST e ActRIIB no tecido adiposo pode estar envolvida na resposta metabólica de ratos submetidos à dieta hiperlipídica e exercício.

Orientador: Lucia Elvira Alvares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grade_CarlaVermeulenCarvalho_M.pdf: 54304678 bytes, checksum: 869f67d6a836e256bbd7ee9e15980659 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A proteina Miostatina (tambem conhecida como GDF8) e um membro da superfamilia de crescimento e diferenciacao ß (TGF- ß) e e expressa quase que exclusivamente em musculatura esqueletica, tanto no embriao em desenvolvimento quanto no individuo adulto, onde circula livre pela corrente sanguinea. A Miostatina foi inicialmente identificada em 1997 por MCPHERRON et al. e, desde entao, muitos estudos tem demonstrado seu papel essencial na regulacao do desenvolvimento de musculatura esqueletica de aves e mamiferos. O nocaute genico da Miostatina causa hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares, resultando em musculos individuais ate duas vezes maiores do que em animais selvagens. Isso demonstra que a Miostatina e um regulador negativo da deposicao de musculatura esqueletica. A estrutura e a funcao desta proteina sao conservadas em diversas especies, incluindo humanos, onde os niveis de Miostatina circulante no sangue se encontram aumentados durante condicoes de distrofia e na caquexia que acompanha alguns tipos de cancer e a AIDS. Um melhor entendimento dos mecanismos que regem a expressao da Miostatina e essencial para o desenvolvimento de estrategias que possam regular sua atividade durante tais condicoes. No presente trabalho, nos identificamos, com o uso de ferramentas de Bioinformatica, elementos cisregulatorios putativos (promotor e enhancers) que possivelmente regulam a transcricao do gene da Miostatina. Inicialmente foi realizada uma comparacao dos loci do GDF8, incluindo as regioes intergenicas adjacentes, provenientes dos genomas de Humano, Camundongo e Galinha. Essa analise revelou a presenca de diferentes regioes evolutivamente conservadas (RECs) adjacentes a sequencia codificadora desta proteina, sete downstream e uma upstream ao gene. Por terem sido mantidas relativamente conservadas ao longo da evolucao, essas regioes supostamente possuem um papel funcional, possivelmente como elementos cis-regulatorios do gene da Miostatina. Em seguida, com o intuito de entender as funcoes que cada uma dessas regioes possa estar exercendo sobre a regulacao da atividade transcricional do gene da Miostatina, foi realizada uma busca por sitios de ligacao para fatores transcricionais que tenham sido conservados evolutivamente nessas RECs. Muitos sitios conservados foram observados nas sete RECs downstream ao gene da Miostatina, entre eles estao sitios para fatores relacionados ao desenvolvimento de musculatura esqueletica (MyoD, Myogenin, E47, EN1), membros (Pax3, Tbx5) e coracao (Nkx2.5, Pitx2). Juntos, esses dados sugerem uma regulacao modular do gene da Miostatina durante a embriogenese dos vertebrados. A unica REC localizada upstream ao GDF8 representa o promotor minimo putativo deste gene. Essa hipotese e reforcada pela presenca de um sitio de ligacao conservado para a Proteina de Ligacao ao sitio TATA. Com o intuito de validar as hipoteses formuladas com base nas analises de Bioinformatica, no presente trabalho buscamos caracterizar funcionalmente o promotor minimo do gene da Miostatina. Para tanto, a regiao do promotor minimo foi inicialmente clonada em um vetor que nao contem promotor e possui como gene reporter o GFP. Essa construcao de expressao foi entao testada atraves de experimentos de eletroporacao em embrioes de galinha in ovo. A analise dos embrioes eletroporados revelou que a regiao de DNA elegida para as analises funcionais e capaz de dirigir a transcricao do gene reporter, indicando que ela corresponde ao promotor minimo do gene da Miostatina. Alem do sitio TATA, ha, na regiao do promotor, diversos sitios conservados para a ligacao de proteinas envolvidas na via de sinalizacao mediada por cAMP (CREB, ATF, NFY). Esse achado esta de acordo com estudos recentes que demonstram o envolvimento do cAMP na regulacao dos fatores miogenicos Myf5 e MyoD, bem como de Pax3, sugerindo que a atividade do gene da Miostatina tambem possa estar sendo regulada por essa via de sinalizacao. Outras regioes do genoma humano que possuem arquitetura semelhante a observada no promotor da Miostatina foram identificadas, demonstrando que outros genes podem estar sob influencia da mesma via de sinalizacao que regula a atividade do promotor da Miostatina, dentre eles genes envolvidos na miogenese e neurogenese. / Abstract: The Myostatin protein (also known as GDF8) is a member of the transforming growth factor-ß (TGF-ß) superfamily and is expressed almost exclusively in skeletal muscle, both in the embryo and in the adult, where the protein circulates in the blood flow. It was initially identified in 1997 by MCPHERRON et al., and since then many studies have been demonstrating its essential role in the regulation of the development of skeletal muscle from birds and mammals. The knockout of the Myostatin gene causes both hyperplasia and hypertrophy of the skeletal muscle fibers, resulting in muscles twice as big as the wildtype ones, thus showing that Myostatin is a negative regulator of skeletal muscle deposition. The GDF8 structure and function is conserved in many species, including humans where the Myostatin levels are increased during dystrophy conditions and in the cachexia that accompanies some types of cancer and AIDS. A better understanding of the mechanisms that rule the Myostatin expression is essential for the development of strategies that might regulate its activity during such conditions. In this research, we have identified, with the use of bioinformatic tools, the cis-regulatory elements (promoter and enhancers) that regulate the Myostatin gene transcription. We compared the GDF8 loci from human, chicken and mouse and found different evolutionary conserved regions (ECRs), adjacent to the GDF8 coding sequence. Because these intergenic sequences remained relatively conserved throughout evolution, they supposedly have a functional role, possibly as cis-regulatory elements for the Myostatin gene. Our analyses revealed the presence of seven possible enhancers downstream of the GDF8 gene and one conserved region upstream of it. In order to understand the role these regions might have in the regulation of Myostatin's transcription activity, we searched for binding sites that were also evolutionary conserved. Many conserved binding sites were observed in the RECs downstream to the Myostatin gene, and among them are sites for factors related to the development of the skeletal muscle (MyoD, Myogenin, E47, EN1), limbs (Pax3, Tbx5) and heart (Nkx2.5, AREB6, Pitx2). Together, these data suggest a modular regulation of the Myostatin gene during vertebrates' embryogenesis. The only REC observed upstream of the Myostatin locus represents the putative basal gene promoter. This hypothesis is strengthened by the presence of a binding site for the Tata Binding Protein conserved for the studied species. In this research, we aimed at functionally characterizing the Myostatin gene basal promoter. For that purpose, we cloned the studied region in a promoterless vector, which contains GFP as a reporter gene. This expression construct was then tested through in ovo electroporation assays. The analysis of the electroporated embryos revealed that the cloned DNA region is capable of driving the transcription of the reporter gene, which indicates that it truly corresponds to the basal promoter of the Myostatin gene. Moreover, there are conserved binding sites for the CREB and ATF1 transcription factors in the basal promoter, which are activated by the cAMP signaling path. This finding is in agreement with recent studies that demonstrate the involvement of cAMP in the regulation of the myogenic factors Myf5 and MyoD, as well as Pax3, thus suggesting that the activity of the Myostatin gene might be under the influence of this signaling path. Other regions of the human genome that have a similar architecture to the one observed in the Myostatin promoter were identified. This demonstrates that other genes are possibly under the influence of the same signaling path regulating the activity of the Myostatin promoter, among them genes involved in myogenesis and neurogenesis. / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Lucia Elvira Alvares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grade_CarlaVermeulenCarvalho_D.pdf: 3007033 bytes, checksum: 522d9d385305f8744861d38f7dabf5aa (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Miostatina é um regulador negativo da deposição de musculatura esquelética e mutações no gene que codifica esta proteína têm sido associadas a um aumento marcante na massa muscular de organismos vertebrados, resultado de hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares. Nosso grupo identificou previamente o promotor basal do gene da Miostatina e análises de bioinformática revelaram a presença de sítios evolutivamente conservados para a ligação de CREB, Meis, FXR e NFY, além de um sítio TATA. No presente trabalho nós utilizamos mutagênese sítio-dirigida para gerar diversas construções delecionais que possuem um ou mais sítios mutados, e testamos sua atividade in vitro usando mioblastos C2C12 de camundongo sob condições de proliferação e diferenciação, para analisar o papel destes sítios de ligação sobre a atividade do promotor. Os resultados mostraram que FXR aparentemente não confere efeito na atividade transcricional do promotor da Miostatina em ambos os momentos analisados, indicando que o papel regulador desta proteína pode estar relacionado ao controle da expressão da Miostatina em outro tipo celular, que não o mioblasto. O NFY apresentou um papel de ativador transcricional, enquanto CREB e Meis atuaram inicialmente como repressores durante a proliferação, passando a relaxar esta repressão durante a diferenciação dos mioblastos, permitindo que a atividade do promotor aumentasse significativamente. Trabalhando juntos, estes fatores de transcrição são capazes de manter a atividade do promotor em níveis mais baixos durante a proliferação dos mioblastos e, com o início da diferenciação, a repressão é liberada, e os níveis de atividade podem aumentar. Este padrão está de acordo com o padrão de expressão dinâmico observado para a proteína da Miostatina durante o desenvolvimento da musculatura esquelética em vertebrados / Abstract: Myostatin is a negative regulator of skeletal muscle deposition and mutations in the gene that encodes this protein have been associated to a remarkable increase in skeletal muscle mass, attributable to both hyperplasia and hypertrophy. We have previously identified Myostatin's basal promoter and bioinformatic analyses revealed the presence of evolutionarily conserved binding sites for CREB, Meis, FXR and NFY, besides a TATA box. In the present study we used site-directed mutagenesis to generate several expression constructs possessing one or more mutated sites, and tested their activity in vitro using mouse C2C12 myoblasts in proliferation and differentiation conditions, to analyze the role of these sites on the activity of the promoter. The results show that FXR appears not to confer any effect on the transcriptional activity of the promoter in both conditions, indicating that the regulatory role of this protein might be involved in the control of Myostatin expression in another cell type. NFY presents a role as transcriptional activator, while CREB and Meis act initially as repressors during proliferation, releasing this repression upon differentiation, which allows the activity of the promoter to significantly increase. Working together, these transcription factors are capable of maintaining the promoter activity at lower levels during the proliferation of myoblasts and, upon differentiation, the repression is released, and activity levels can be increased. This pattern is in agreement with the dynamic expression pattern observed for Myostatin during the skeletal muscle development in vertebrates / Doutorado / Histologia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2015-01-26T13:30:41Z : No. of bitstreams: 1 000798797.pdf: 1409139 bytes, checksum: 9f2782f12e848191c77bc64070ca1209 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A insuficiência cardíaca caracteriza-se por redução da tolerância aos esforços físicos com ocorrência precoce de fadiga e dispneia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsecas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela redução da capacidade física. Uma das alterações mais comumente encontrada é a atrofia de músculos esqueléticos. A via miostatina/folistatina tem importante papel na manutenção do trofismo muscular, havendo correlação negativa entre a miostatina e a massa muscular. No miocárdio, a expressão da miostatina aumenta durante sobrecarga hemodinâmica crônica e pode contribuir para a redução da massa muscular periférica. O exercício físico tem papel importante no tratamento da insuficiência cardíaca. Entretanto, ainda não são completamente conhecidos os mecanismos pelos quais o exercício modula a capacidade funcional na insuficiência cardíaca. Neste trabalho, testamos a hipótese que ratos espontaneamente hipertensos (SHR) com insuficiência cardíaca apresentam alteração na via miostatina/folistatina em músculos esqueléticos e cardíaco, e que esta pode ser modulada pelo treinamento físico prolongado. Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar se atrofia da musculatura esquelética de SHR com insuficiência cardíaca está associada a alteração na via de sinalização intracelular miostatina/folistatina; 2) determinar se o treinamento físico aeróbio prolongado atenua o processo de atrofia e se modula a expressão das proteínas miostatina/folistatina nos músculos esqueléticos sóleo e gastrocnêmio; e 3) avaliar a via miostatina/folistatina no miocárdio e determinar se o treinamento atenua a remodelação cardíaca e possíveis alterações desta via. Métodos: Ratos machos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e SHR com 16 meses de idade foram divididos em quatro grupos: 1) controle (WKY-Sed, n=20); 2) controle exercitado (WKY-Ex, n=20); 3) ... / Heart failure is characterized by a reduced tolerance to physical activity with early development of fatigue and dyspnea. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, skeletal muscle abnormalities can also be involved in the reduced physical capacity. Atrophy is a commonly found skeletal muscle alteration. Myostatin/follistatin pathway has an important role in skeletal muscle mass maintenance with myostatin being negatively correlated with muscle mass. In myocardium, myostatin levels increase during chronic overload and can contribute to the decreased peripheral muscle mass. Physical exercise has an important role in heart failure treatment. However, mechanisms involved in exercise-induced improvement of physical capacity are not completely understood. In this study, we hypothesized that spontaneously hypertensive rats (SHR) with heart failure present myostatin/follistatin pathway change in skeletal and cardiac muscle, which can be modulated by prolonged physical training. The aims of this study are: 1) to evaluate whether skeletal muscle atrophy is associated with changes in the myostatin/follistatin intracelular pathway in SHR with heart failure; 2) to determine whether aerobic physical training attenuates muscle atrophy and/or modulates mostatin/follistatin expression in soleus and gastrocnemius muscles; e 3) to evaluate myocardial myostatin/follistatin levels and to determine whether training attenuates cardiac remodeling and possible achanges in the myostatin/follistatin pathway. Methods: Male sixteen-month-old normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats and SHR were assigned to four groups: 1) control (WKYSed, n=20); 2) exercised control (WKY-Ex, n=20); 3) heart failure (SHR-Sed, n=25); and 4) exercised heart failure (SHR-Ex, n=25). Exercised groups were subjected to a treadmill exercise protocol, five days a week, for four months. Transthoracic echocardiogram was performed before and after ... / FAPESP: 09/54857-4

Orientador: Marina Politi Okoshi / Banca: Silvia Assis de Oliveira Junior / Banca: Luis Cuadrado Martin / Banca: Bertha Fulan Pelegato / Banca: Eros Antonio de Almeida / Resumo: A insuficiência cardíaca caracteriza-se por redução da tolerância aos esforços físicos com ocorrência precoce de fadiga e dispneia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsecas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela redução da capacidade física. Uma das alterações mais comumente encontrada é a atrofia de músculos esqueléticos. A via miostatina/folistatina tem importante papel na manutenção do trofismo muscular, havendo correlação negativa entre a miostatina e a massa muscular. No miocárdio, a expressão da miostatina aumenta durante sobrecarga hemodinâmica crônica e pode contribuir para a redução da massa muscular periférica. O exercício físico tem papel importante no tratamento da insuficiência cardíaca. Entretanto, ainda não são completamente conhecidos os mecanismos pelos quais o exercício modula a capacidade funcional na insuficiência cardíaca. Neste trabalho, testamos a hipótese que ratos espontaneamente hipertensos (SHR) com insuficiência cardíaca apresentam alteração na via miostatina/folistatina em músculos esqueléticos e cardíaco, e que esta pode ser modulada pelo treinamento físico prolongado. Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar se atrofia da musculatura esquelética de SHR com insuficiência cardíaca está associada a alteração na via de sinalização intracelular miostatina/folistatina; 2) determinar se o treinamento físico aeróbio prolongado atenua o processo de atrofia e se modula a expressão das proteínas miostatina/folistatina nos músculos esqueléticos sóleo e gastrocnêmio; e 3) avaliar a via miostatina/folistatina no miocárdio e determinar se o treinamento atenua a remodelação cardíaca e possíveis alterações desta via. Métodos: Ratos machos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e SHR com 16 meses de idade foram divididos em quatro grupos: 1) controle (WKY-Sed, n=20); 2) controle exercitado (WKY-Ex, n=20); 3) ... / Abstract: Heart failure is characterized by a reduced tolerance to physical activity with early development of fatigue and dyspnea. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, skeletal muscle abnormalities can also be involved in the reduced physical capacity. Atrophy is a commonly found skeletal muscle alteration. Myostatin/follistatin pathway has an important role in skeletal muscle mass maintenance with myostatin being negatively correlated with muscle mass. In myocardium, myostatin levels increase during chronic overload and can contribute to the decreased peripheral muscle mass. Physical exercise has an important role in heart failure treatment. However, mechanisms involved in exercise-induced improvement of physical capacity are not completely understood. In this study, we hypothesized that spontaneously hypertensive rats (SHR) with heart failure present myostatin/follistatin pathway change in skeletal and cardiac muscle, which can be modulated by prolonged physical training. The aims of this study are: 1) to evaluate whether skeletal muscle atrophy is associated with changes in the myostatin/follistatin intracelular pathway in SHR with heart failure; 2) to determine whether aerobic physical training attenuates muscle atrophy and/or modulates mostatin/follistatin expression in soleus and gastrocnemius muscles; e 3) to evaluate myocardial myostatin/follistatin levels and to determine whether training attenuates cardiac remodeling and possible achanges in the myostatin/follistatin pathway. Methods: Male sixteen-month-old normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats and SHR were assigned to four groups: 1) control (WKYSed, n=20); 2) exercised control (WKY-Ex, n=20); 3) heart failure (SHR-Sed, n=25); and 4) exercised heart failure (SHR-Ex, n=25). Exercised groups were subjected to a treadmill exercise protocol, five days a week, for four months. Transthoracic echocardiogram was performed before and after ... / Mestre

Orientador: Lucia Elvira Alvares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T08:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mantovani_CarolinaStefano_M.pdf: 7530088 bytes, checksum: 5c8cf5e001032d6962337caaccfcbcd8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A Miostatina (MSTN) é uma proteína que regula negativamente a formação de musculatura esquelética, e sua estrutura e função são conservadas em diversas espécies, incluindo humanos. O nocaute de seu gene causa hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares, o que despertou grande interesse médico e agropecuário desde a descoberta deste gene. Trabalhos anteriores descrevem a função da proteína, mas ainda faltam dados sobre a regulação da sua expressão gênica. Recentemente, o promotor do gene da Mstn foi identificado e caracterizado pelo nosso grupo de pesquisa, a partir de uma abordagem filogenética. Entretanto, além do promotor, também existem outros elementos cis-reguladores que podem atuar como estimuladores ou silenciadores do processo de transcrição gênica. Em conjunto com o promotor gênico, esses elementos controlam a taxa de transcrição e conferem especificidade espacial e temporal para sua expressão. Sendo assim, a proposta deste trabalho foi identificar e caracterizar possíveis elementos cis-reguladores da Mstn a fim de ampliar o conhecimento sobre a sua regulação transcricional. Para tal, análises de genômica comparativa, semelhantes àquelas empregadas na identificação do promotor gênico da Mstn, foram realizadas para localizar regiões evolutivamente conservadas (ECRs) adjacentes ao lócus da Mstn de humano, camundongo e galinha, bem como para identificar potenciais sítios de ligação para fatores transcricionais conservados nessas regiões. Além disso, foi realizada uma análise da evolução desses possíveis elementos cis-reguladores, a fim de identificar polimorfismos que tenham o potencial de afetar a atividade transcricional da Mstn. Nossos resultados revelaram a existência de um arcabouço regulatório ancestral composto por sítios de ligação conservados em várias das ECRs analisadas, o qual tem sido mantido entre 310 e 430 milhões de anos. Além disto, foram identificados polimorfismos, bem como sítios de ligação grupo-específicos, os quais podem estar envolvidos na regulação diferencial da atividade da Mstn e, portanto, na geração de diferentes fenótipos musculares entre os animais. Dentre as oito ECRs estudadas, duas possuem maior potencial de estarem envolvidas na miogênese, uma vez que nelas foram identificados sítios de ligação para importantes fatores relacionados a este processo. Análises funcionais das ECRs 2 e 5/6 em células C2C12 em diferenciação confirmaram o potencial dessas ECRs de humano e camundongo de atuarem como elementos cis-reguladores, uma vez que mostraram que eles são capazes de modificar a expressão do gene repórter EGFP em comparação ao controle. As ECRs de galinha, por outro lado, não geraram resultados significativos, reforçando a hipótese de que as diferenças nos TFBS encontradas no grupo das aves geram alterações funcionais nas ECRs. O desenrolar de novos estudos a partir dos resultados obtidos neste trabalho permitirão estabelecer o papel específico das ECRs identificadas, bem como determinar a importância das variações de sequências destes elementos reguladores em diferentes animais. No longo prazo, nossas pesquisas poderão subsidiar o desenvolvimento de estratégias que possibilitem a modulação da atividade da Mstn em patologias humanas que afetam a musculatura esquelética / Abstract: The Myostatin protein (MSTN) is an important regulator of skeletal muscle deposition in vertebrates, and its structure and function are conserved in several species, including humans. The knockout of this gene causes hyperplasia and hypertrophy of muscle fibers, which has aroused great medical and agricultural interest since its discovery. Previous studies have described the function of this protein, but data on the regulation of Mstn gene expression are still scarce. Recently, the Mstn gene promoter has been identified and characterized by our research group from a phylogenetic approach. However, in addition to the promoter, there are also other cis-regulatory elements that can act as enhancers or silencers of gene transcription process. Along with the gene promoter, these elements control the transcription rate and provide spatial and temporal specificity for its expression. Thus, the purpose of this study was to identify and characterize potential Mstn cis-regulatory elements in order to increase knowledge of the transcriptional regulation of this gene. For this purpose, comparative genomic analysis similar to those employed in the identification of the Mstn promoter were performed to locate evolutionary conserved regions (ECRs) adjacent to the locus of the Mstn gene in human, mouse and chicken, as well as to identify potential transcription factors binding sites (TFBS) conserved in these regions. Furthermore, an evolutionary analysis of the putative cis-regulatory elements has been performed in order to identify polymorphisms that have the potential to affect the transcriptional activity of Mstn. Our results indicate the existence of an ancestral regulatory framework that comprises conserved TFBS in almost all of the ECRs analyzed, which has been maintained between 310 and 430 million years. Furthermore, polymorphisms were identified, as well as group-specific binding sites, which may be involved in the differential regulation of Mstn activity and, therefore, in the generation of different muscle phenotypes in animals. Among the eight ECRs studied, two of them have great potential to be involved in myogenesis, given that binding sites for important factors related to this processes were identified. Functional analyses of ECRs 2 and 5/6 in differentiating C2C12 cells confirmed the potential of the human and mouse ECRs as cis-regulatory elements, once they have shown that they are able to enhance the expression of the EGFP reporter gene, when compared to the control. The chicken ECRs, on the other hand, did not generate significant results, supporting the hypothesis that the differences found in the TFBS pattern in birds generate functional modifications in the ECRs. The development of new studies from the results obtained here may help to establish the specific role of the ECRs identified, as well as determine the importance of the variation in the sequence of these regulatory elements in different animals. In the long run, our research may lay the foundation to the development of strategies that allow the modulation of Mstn activity in human pathologies affecting skeletal muscle / Mestrado / Biologia Tecidual / Mestra em Biologia Celular e Estrutural