Investigou-se o efeito da leptina exógena e do maior consumo de energia, sobre o padrão da expressão de genes no hipotálamo de novilhas zebuínas; de modo a elucidar o mecanismo de sinalização da leptina no hipotálamo e os genes responsáveis pela obtenção da puberdade. Trinta e seis novilhas não púberes, e com idade entre 18 e 20 meses, foram divididas em três grupos experimentais: baixa energia (BAIXA), alta energia (ALTA), baixa energia com administração de leptina recombinante ovina (BAIXA+LEP), totalizando 56 dias de tratamento. Vinte e quatro novilhas foram abatidas ao apresentar sinais de puberdade, sendo eles: concentração de progesterona no soro superior a 1 ng/mL por duas amostras seguidas e presença de corpo lúteo detectável por ultra-sonografia. O hipotálamo foi colhido e armazenado a -80ºC. As amostras foram submetidas à extração do RNA total, tratadas com DNAse I e submetidas à síntese de cDNA. A quantificação relativa de quatro genes candidatos reconhecidamente envolvidos com a sinalização hipotalâmica da leptina em bovinos: NPY, NPY-Y1, NPY-Y4 e SOCS-3, foi feita através de PCR quantitativo (tempo real). Não houve efeito da administração de leptina sobre a expressão do NPY (P=0,70), ou de seus receptores: NPY-Y1 (P=0,27) e NPY-Y4 (P=0,92) no início da puberdade. A expressão de SOCS-3 foi reduzida (P=0,05) no hipotálamo de novilhas tratadas com leptina, o que sugere menor ação inibitória sobre a leptina. Em novilhas alimentadas com dieta de alta energia, a expressão do NPY-Y1 foi reduzida (P=0,04), o que indica que o hipotálamo estaria menos sensível à ação do NPY, permitindo a entrada precoce em puberdade. Nos demais genes estudados, NPY (P=0,75), NPY-Y4 (P=0,92) e SOCS-3 (P=0,24), a dieta não alterou significativamente suas expressões hipotalâmicas. Estudo mais abrangente do efeito da nutrição e da administração de leptina foi realizado através de hibridização em microarranjos de DNA, objetivando a identificação de possíveis genes candidatos, expressos no hipotálamo, que influenciam na obtenção da puberdade em novilhas Nelore tratadas com leptina ou submetidas à dieta de alta energia. Foram encontrados 78 genes cuja expressão foi alterada pela densidade energética da dieta (P=0,05) no hipotálamo das novilhas Nelore, destes foram selecionados os que apresentaram razões de expressão da ordem de 1,4 ou mais, totalizando 20 genes. Entre esses se destaca o gene da β-arrestina 1 (ARRB1), que foi 1,40 vezes mais expresso (P=0,04) em novilhas submetidas à dieta de alta energia, pois atua na mediação da dessensibilização dos receptores acoplados à proteína-G-(GPCRs)1, como os receptores de NPY. Foram encontrados 134 genes diferencialmente expressos (P=0,05) devido a aplicação de leptina. Dentre os 80 genes que apresentaram razões superiores a 1,4, 18 genes tiveram a expressão reduzida, e 62 tiveram a expressão aumentada pela aplicação de leptina. Destes, alguns estão envolvidos na regulação da sinalização da leptina. O gene SRC foi menos expresso (1,64 vezes; P=0,04) em novilhas tratadas com leptina, o que sugere menor ação inibitória pela SHP-2. A proteína SOCS-2 foi 1,43 vezes (P=0,01) mais expressa no hipotálamo de novilhas tratadas com leptina. Sabe-se que, ao contrário de SOCS-1 e SOCS-3, CIS e SOCS-2 não se ligam, ou inibem, as janus kinases. O STAT-3 foi 2,14 vezes (P=0,03) mais expresso em novilhas tratadas com leptina, e sua ativação possibilita a ligação hipotalâmica da leptina com seu receptor (Ob-Rb). As IGFPB-1 e -2 foram mais expressas no hipotálamo de novilhas tratadas com leptina que em novilhas não tratadas, sendo IGFPB-1 1,78 vezes (P=0,04) mais expressa e IGFPB-2 1,89 vezes (P=0,05). As IGFPBs podem desempenhar função de potencialização da ação do IGF-1, ou exercer ação inibitória. Conclui-se que tanto o consumo de energia quanto a aplicação com leptina influenciaram o padrão de expressão gênica no hipotálamo de novilhas Nelore. A modulação da quantidade do receptor do NPY, NPY-Y1, no hipotálamo pode ser uma via importante pela qual a nutrição afeta o início da puberdade em novilhas. E ainda que estudos mais aprofundados de expressão dos genes encontrados nas hibridizações por microarranjo poderão revelar interações mais concisas entre os genes, a nutrição e a leptina na obtenção da puberdade. / It was investigated the effect of exogenous leptin and the high energy intake on gene expression pattern in the hypothalamus of zebuine heifers; in a way to elucidate the mechanism of leptin signaling in hypothalamus and the responsible genes for puberty. Thirty six heifers not in puberty at 18 and 20 months of age were divided in three experimental groups: low energy diet (LOW), high energy diet (HIGH), low energy diet with administration of recombinant ovine leptin (LOW+LEP), totalizing 56 days of treatment. Twenty four heifers were slaughtered when presented the signals of puberty: progesterone serum concentration above 1 ng/mL for two followed weeks and the presence of detectable corpus luteum by ultrasonography. The hypothalamus was collected and stored at -80ºC. Samples were submitted to total RNA extraction, treated with DNAse I and submitted to cDNA synthesis. The relative quantification of four candidate genes admittedly involved with hypothalamic leptin signaling in bovine: NPY, NPY-Y1, NPY-Y4 and SOCS-3, was evaluated through quantitative PCR (real time). There was no effect of leptin administration on NPY expression (P=0.70), or on its receptors: NPY-Y1 (P=0.27) and NPY-Y4 (P=0.92) in the onset of puberty. The expression of SOCS-3 was reduced (P=0.05) in the hypothalamus of heifers treated with leptin, what suggests lower inhibitory action over leptin. In heifers fed high energy diets, the expression of NPY-Y1 was reduced (P=0.04), which indicates that the hypothalamus would be less sensitive to the action of NPY, allowing the precocious onset of puberty. In other studied genes, NPY (P=0.75), NPY-Y4 (P=0.92) and SOCS-3 (P=0.24), the diet did not significantly altered their hypothalamic expressions. A more comprehensive study regarding the effect of nutrition and leptin administration was performed through the hybridization in DNA microarrangements, aiming the identification of possible candidate genes, expressed in hypothalamus that influence in the onset of puberty in Nelore heifers treated with leptin or submitted to high energy diets. It was found 78 genes whose expression was altered by the energy density of the diet (P<0.05) in the hypothalamus of Nelore heifers. From them, it was selected those genes which presented rates of expression in the order of 1.4 or more, totalizing 20 genes. From them, the highlight gene was β-arrestin 1 (ARRB1) which was 1.40 more expressed (P=0.04) in heifers fed high energy diet due to its action in the mediation of receptors desensibilization coupled to protein-G-(GPCRs)1, as the receptors of NPY. It was found 134 genes differently expressed (P<0.05) due to leptin administration. From the 80 genes that presented rates of expression higher than 1.4, 18 genes had their expression reduced and 62 had their expression increased by leptin administration. Some of these 62 genes are involved in the regulation of leptin signaling. The gene SRC was the less expressed (1.64 times; P=0.04) in heifers treated with leptin what suggests lower inhibitory action by SHP-2. The protein SOCS-2 was 1.43 times (P=0.01) more expressed in the hypothalamus of heifers treated with leptin. It is known that on the contrary of SOCS-1 and SOCS-3, CIS and SOCS-2 do not bind or inhibit, as janus kinases. The STAT-3 was 2.14 times (P=0.03) more expressed in heifers treated with leptin and its activation enables the hypothalamic binding of leptin and its receptor (Ob-Rb). The IGFPB-1 and -2 were more expressed in the hypothalamus of heifers treated with leptin than the animals not treated, being the IGFPB-1 1.78 times (P=0.04) more expressed and the IGFPB-2 1.89 times (P=0.05). The IGFPBs could play a function of IGF-1 action enhancer or exert an inhibitory action. It is concluded that both energy intake and leptin administration influenced gene expression pattern in the hypothalamus of Nelore heifers. The modulation of the receptor quantity of NPY, NPY-Y1 in hypothalamus could be an important route in which nutrition affects the onset of puberty in heifers. Moreover, more detailed studies regarding gene expression in hybridization by microarrangement could reveal more concise interactions between genes, nutrition and leptin in the onset of puberty.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-09022011-154133 |
| Date | 25 June 2010 |
| Creators | Juliane Diniz Magalhães |
| Contributors | Luis Felipe Prada e Silva, Mario Binelli, Arlindo Saran Netto |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Nutrição Animal, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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