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Orientador: Everardo Magalhães Carneiro Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: O balanço energético é preponderantemente controlado por regiões hipotalâmicas que recebem informações aferentes oriundas da periferia. Os estoques de energia sensibilizam neurônios hipotalâmicos que controlam a ingestão e o gasto energético, regulando assim o peso corporal. A desnutrição e a obesidade estão relacionadas ao desequilíbrio da homeostase energética. Evidências mostram que o consumo de dieta hiperlipídica (DHL) ativa vias inflamatórias no hipotálamo que prejudicam ações da insulina no controle do balanço energético. Além disso, o consumo de DHL também prejudica ações anorexigênicas da leptina e sua sinalização hipotalâmica. Neste estudo, avaliamos o consumo e o gasto energético, bem como os mecanismos moleculares e genéticos envolvidos na sinalização da insulina e leptina hipotalâmica e seu controle sobre o padrão alimentar e metabólico de camundongos submetidos à restrição protéica e alimentados com DHL. Além disso, verificamos os possíveis efeitos benéficos da suplementação com o aminoácido taurina (Tau), associado a DHL, nos perfis moleculares e fisiológicos analisados neste estudo. Para isso, logo após o desmame, camundongos C57BL/6 foram alimentados com dieta controle (14% de proteína ¿ grupo C) ou hipoprotéica (6% de proteína ¿ grupo R), sendo suplementados ou não com 5% de Tau na água de beber (grupos CT e RT). Após 6 semanas, os grupos receberam ou não DHL durante 8 semanas (grupos CHT e RHT). Animais submetidos a restrição protéica apresentaram maior sensibilidade periférica a insulina, apesar da deficiência na sensibilidade hipotalâmica deste hormônio. Os grupos em estudo apresentaram modificações na expressão de genes hipotalâmicos relacionados a defesa celular, apoptose, stress do retículo endoplasmático e controle da ingestão alimentar. Houve maior expressão gênica dos neuropeptidios orexigênicos em camundongos submetidos a restrição protéica, caracterizando hiperfagia, apesar de uma ingestão calórica normal. Camundongos DHL apresentaram hipofagia e menor expressão gênica dos neuropeptídeos anorexigênicos. Entretanto, o consumo de DHL em animais controles e desnutrido, propiciou maior ingestão calórica, culminando com aumento de peso e dos estoques de gordura. Camundongos DHL apresentaram também comprometimento da ação anorexigênica da leptina. Além disso, houve aumento da expressão protéica da uncoupling protein 1 (UCP1) no tecido adiposo marrom (TAM), assim como do quociente respiratório (QR) durante o período escuro em camundongos submetidos a restrição protéica. Por outro lado, houve diminuição da expressão protéica da UCP1 no TAM e do QR em camundongos DHL. Houve diminuição no gasto energético (GE) de animais DHL apenas na fase clara. Em conclusão, camundongos submetidos a restrição protéica apresentaram comprometimento da ação da insulina no hipotálamo, aumento da expessão dos neuropeptídios orexigênicos e do consumo alimentar. Além disso, o consumo de DHL promoveu obesidade, hipercolesterolamia, intolerância a glicose, aumento da ingestão calórica e prejuízo na ação da insulina e leptina. Entretanto, a suplementação com Tau preveniu alterações na homeostase glicêmica, no consumo calórico, na ação hipotalâmica da insulina e leptina em camundongos DHL. Por outro lado, a melhora desses padrões metabólicos mostrou-se menos eficaz em camundongos submetidos a restrição protéica. Por fim, o comprometimento do gasto energético e da atividade locomotora em animais obesos não foram restabelecidos com a suplementação de Tau Abstract: The energy balance is mainly controlled by hypothalamic regions that receive afferent information arising from the periphery. Energy stocks sensitize hypothalamic neurons that control food intake and energy expenditure, thus regulating body weight. Malnutrition and obesity are related to an imbalance of energy homeostasis. Evidence shows that consumption of high-fat diet (HFD) activates inflammatory pathways in the hypothalamus that affect the actions of insulin in the control of energy balance. Moreover, consumption of HFD also impairs anorexigenic actions of leptin and its hypothalamic signaling. In this study, we evaluated the consumption and energy expenditure, as well as the molecular and genetic mechanisms involved in insulin and leptin signaling in the hypothalamus and its control over the food and metabolic pattern of malnourished mice fed with HFD. Furthermore, we verified the possible beneficial effects of supplementation with the amino acid taurine (Tau) associated with HFD in molecular and physiological profiles analyzed in this study. Thereunto, soon after weaning, C57BL/6 mice were fed with control diet (14% protein ¿ group C) or low protein diet (6% protein ¿ group R) and supplemented or not with 5% of Tau in the drinking water (CT and RT groups). After 6 weeks, the groups received or not HFD for 8 weeks (CHT and RHT groups). Animals subjected to protein restriction had a higher peripheral insulin sensitivity, despite the deficiency of this hormone in hypothalamic sensitivity. The study groups showed changes in hypothalamic expression of genes related to cellular defense, apoptosis, endoplasmic reticulum stress and the control of food intake. There was a higher gene expression of orexigenic neuropeptides in mice subjected to protein restriction, featuring a hyperphagia despite a normal caloric intake. HFD mice showed hypophagia and reduced gene expression of anorexigenic neuropeptides. However, consumption of HFD in controls and malnourished animals provided higher caloric intake, leading to weight gain and fat stores. HFD mice also exhibited an impaired anorexigenic effect of leptin. In addition, there was an increase in protein expression of uncoupling protein 1 (UCP1) in brown adipose tissue (BAT) and respiratory quotient (RQ) during the dark period in mice subjected to protein malnutrition. On the other hand, there was a decrease in the protein expression of UCP1 in the BAT and RQ in HFD fed mice. There was a decrease in energy expenditure (EE) in HFD animals only during the light phase. In conclusion, mice subjected to protein restriction showed an impairment of insulin action in the hypothalamus and an increase of the orexigenics neuropeptides genes expressions as well as food intake. Moreover, consumption of HFD promoted obesity, hipercolesterolamia, glucose intolerance, increased caloric intake and impaired of hypothalamic action of insulin and leptin. However, Tau supplementation prevented alterations in glucose homeostasis, caloric intake and hypothalamic action of insulin and leptin signaling in HFD mice. Moreover, the improvement in these metabolic patterns was less effective in mice subjected to protein restriction. Finally, the impairment of energy expenditure in obese animals and spontaneous locomotor activity were not restored by supplementation of Tau Doutorado Fisiologia Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Although it is a widely used resource for the treatment of musculoskeletal injuries, immobilization causes deleterious effects in muscle tissue after a short period of time. This study aimed to evaluate the gastrocnemius and tibialis anterior muscles of obese and protein malnourished animals under joint immobilization condition. Overall, 28 adult male mice were used (C57 / BL6), being divided into four groups (N = 7): Control Group (CG), Immobilized Control Group (ICG), Immobilized Obese Group (IOG) and Immobilized Malnourished Group (IMG). The immobilization protocol was performed by the use of adhesive tape and plaster. The conditions and obesity and protein malnutrition have been developed through the ingestion of diets specific for each group of animals. The histomorphometric analysis of muscles evaluated area and the diameter of muscle fibers. All immobilized groups showed reduction in the area and diameter of muscle fibers when compared to GC. Comparisons among immobilized groups showed that the area and diameter of muscle fibers of IOG and IMG were lower than ICG. The immobilization protocol caused reduction in muscle trophism in animals, and obese and malnourished animals suffered high losses under condition of muscle atrophy Resumo: Embora seja um recurso muito utilizado para tratamento de lesões musculoesqueléticas, a imobilização causa efeitos deletérios no tecido muscular após curto período de tempo. O presente estudo teve como objetivo avaliar os músculos gastrocnêmio e tibial anterior de animais obesos e desnutridos proteicamente sob a condição de imobilização articular. Foram utilizados 28 camundongos (C57/BL6) machos adultos, distribuídos em quatro grupos (N=7): Grupo controle (GC), Grupo Controle Imobilizado (GCI), Grupo Obeso imobilizado (GOI) e Grupo Desnutrido Imobilizado (GDI). O protocolo de imobilização foi realizado por meio da utilização de tiras de esparadrapo e faixa gessada. As condições de obesidade e desnutrição proteica foram desenvolvidas por meio da ingestão de dietas específicas para cada grupo de animais. A análise histomorfométrica dos músculos avaliou a área e o diâmetro das fibras musculares. Todos os grupos imobilizados apresentaram redução na área e no diâmetro das fibras musculares quando comparados ao GC. As comparações entre os grupos imobilizados mostraram que os valores do diâmetro e área de fibras dos grupos GOI e GDI foram menores do que o GCI. O protocolo de imobilização provocou redução do trofismo muscular nos animais estudados e os animais obesos e desnutridos sofreram prejuízo elevado na condição de atrofia muscular Aberto

Orientador: Mario José Abdalla Saad Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas Resumo: Estudos recentes demonstram que a enzima óxido nítrico sintase induzível (iNOS) têm um papel essencial sobre a ocorrência do estresse de retículo endoplasmático (RE) durante a obesidade. No entanto, ainda não foi investigado se somente a enzima iNOS é suficiente para explicar o estresse de RE induzido pela obesidade e a consequente ativação da via de Resposta às Proteínas mal dobradas (UPR). No presente estudo, nós utilizamos camundongos nocautes para iNOS (iNOS KO) para avaliar se a dieta hiperlipídica (DH) pode induzir a resistência à insulina associada ao estresse de RE. Para este fim, nós realizamos os ensaios fisiológicos: Teste de Tolerância à Glicose (GTT) e o Clamp euglicêmico-hiperinsulinêmico, bem como os testes moleculares: Western Blotting e PCR em tempo real do fígado, músculo esquelético (gastrocnêmio) e tecido adiposo epididimal, de camundongos iNOS KO e seus respectivos cotroles submetidos ou não à dieta hiperlipídica. Os resultados deste estudo demonstraram que, em camundongos tratados com dieta hiperlipídica, a alteração na sinalização de insulina induzida pela iNOS é um mecanismo essencial de resistência, especialmente no músculo, sugerindo que a iNOS pode representar um alvo importante a ser bloqueado, a fim de melhorar a sensibilidade à insulina neste tecido. No entanto, no fígado e tecido adiposo, a resistência à insulina induzida pela DH foi apenas parcialmente dependente da iNOS, uma vez que mesmo após o bloqueio genético ou farmacológico da enzima em questão, um claro estresse de RE, associado à sinalização alterada da insulina, permaneceu evidente nestes tecidos. Quando o estresse de RE foi bloqueado farmacologicamente, a sinalização da insulina foi melhorada e uma recuperação completa da tolerância à glicose foi alcançada. Conjuntamente, esses resultados reforçam a regulação tecido específica da sinalização de insulina na obesidade, com a ativação da iNOS sendo suficiente para explicar a resistência à insulina no músculo, mas sendo iNOS-dependente e iNOS-independente no fígado e tecido adiposo Abstract: Recent studies show that iNOS has an essential role in ER stress in obesity. However, whether iNOS is sufficient to account for obesity¿induced ER stress and Unfolded Protein Reponse (UPR) has not yet been investigated. In the present study, we used iNOS knockout mice to investigate whether high-fat diet (HFD) can still induce residual ER stress¿associated insulin resistance. For this purpose, we have performed physiological assays: the intraperitoneal glucose tolerance test (GTT) and euglycemic-hyperinsulinemic clamp, besides molecular assays: western Blotting and qPCR in liver, gastrocnemius muscle and adipose tissue of iNOS KO and control mice on HFD. The results of the present study demonstrated that, in HFD fed mice, iNOS¿induced alteration in insulin signaling is an essential mechanism of insulin resistance in muscle, suggesting that iNOS may represent an important target that could be blocked in order to improve insulin sensitivity in this tissue. However, in liver and adipose tissue, the insulin resistance induced by HFD was only partially dependent on iNOS, and even in the presence of genetic or pharmacological blockade of iNOS, a clear ER stress, associated with altered insulin signaling, remained evident in these tissues. When this ER stress was blocked pharmacologically, insulin signaling was improved and a complete recovery of glucose tolerance was achieved. Taken together, these results reinforce the tissue-specific regulation of insulin signaling in obesity, with iNOS activation being sufficient to account for insulin resistance in muscle, but in liver and adipose tissue ER stress and insulin resistance can be induced by both iNOS¿dependent and iNOS¿independent mechanisms Doutorado Fisiopatologia Médica Doutora em Ciências FAPESP 2016/07122-2 CAPES 23038.013648/2018-51 CNPQ FAEPEX 2013/07607-8