Gisele Akemi Oda.

Neste projeto de colaboração internacional, pretendemos estender a caracterização da organização temporal diária desde o comportamento até o nível molecular, de roedores que vivem no subterrâneo (Ctenomys coludo), conhecidos como tuco-tucos de Anillaco. Em Laboratório, pretendemos obter: 1) Perfil temporal da atividade geral, temperatura corporal (Tc) e comportamento de tuco-tucos mantidos em caixas de escavação, as quais possibilitarão a expressão, em laboratório, de comportamentos inibidos nas tradicionais gaiolas com rodas, como a escavação, permanência subterrânea e emergência à superfície. Esta iniciativa ocorre no contexto da busca por uma metodologia de inversão controlada de noturnalidade/diurnalidade em laboratório. 2) Desenvolver uma rede de colaboração internacional para extração e análise de tecidos de tuco-tucos recém-capturados no inverno e no verão, sacrificados em 6 horários ao longo das 24h: a) análise da expressão temporal de genes do relógio circadiano nos núcleos supraquiasmáticos (Lab. Prof. Horacio de la Iglesia, U Washington); b) caracterização do perfil temporal sanguíneo de melatonina e glicocorticoides (Lab Profs. Regina P. Markus, Zulma Ferreira Silva e Pedro AC Fernandes (IBUSP); c) caracterização da retina (Lab. Prof. Ethan Buhr, U Washington); d) sequenciamento do genoma de tuco-tucos (Lab. Prof. John Hogenesch, Cincinatti Childrens Hospital).

Neste projeto de colaboração Brasil/Argentina, pretendemos investigar a sazonalidade em aspectos fisiológicos e comportamentais de roedores que vivem no subterrâneo (Ctenomys aff. knighti). Nos primeiros 10 anos desta investigação, nossos trabalhos cronobiológicos de campo eram, majoritariamente, realizados em grandes arenas semi-naturais. Temos, finalmente, condições técnicas para efetuarmos medidas de ritmos fisiológicos e comportamentais em vida livre (free-living) desses animais endêmicos da América do Sul. Serão realizados em: vida livre (campo), registro de padrões sazonais da atividade diária subterrânea, de superfície e exposição à luz por bio-logging e do estado reprodutivo dos tuco-tucos por meio do perfil dos metabólitos fecais de hormônios reprodutivos e pela morfologia dos órgãos genitais. Em arenas semi-naturais: para verificar e caracterizar a estratégia termorregulatória sazonal do torpor diário, seráo feitos registros contínuos de temperatura corporal profunda (Tc), atividade locomotora subterrânea e de superfície, usando bio-logging, no inverno e no verão. Em laboratório: 1) análise dos padrões temporais comportamentais dos tuco-tucos por meio da associação entre dados obtidos por acelerômetros e filmagens; 2) análise da expressão de genes do relógio circadiano em diferentes regiões dos núcleos supraquiasmáticos de tuco-tucos capturados no verão e no inverno (colaboração com U. Washington). 3) perfil dos metabólitos fecais de hormônios reprodutivos, tireoidianos e de stress ao longo do ano, sob fotoperíodo natural e temperatura ambiental constante de 22oC. Na modelagem matemática: simulações computacionais para verificar regimes de iluminação com frequência mínima de pulsos de luz suficientes para um sistema de dois osciladores acoplados (representando duas regiões dos núcleos supraquiasmáticos) processarem o fotoperíodo de cada estação do ano.

Fotoperiodismo é o ajuste temporal da fisiologia e do comportamento dos organismos pela variação, ao longo do ano, da duração do dia/noite (fotoperíodo), possibilitando a sincronização com as estações. Neste projeto, pretendemos estudar a sazonalidade e o fotoperiodismo em roedores que vivem no ambiente fótico extremo do subterrâneo (Ctenomys aff. knighti), dando continuidade à nossa abordagem paralela de laboratório, campo e modelagem matemática da Cronobiologia desses animais endêmicos da América do Sul.

Este projeto pretende dar continuidade à nossa abordagem paralela de campo e de laboratório da Cronobiologia de tuco-tucos (Ctenomys aff. knighti), roedores subterrâneos endêmicos da América do Sul. Já foram caracterizados os ritmos diários de atividade locomotora, temperatura corporal e de consumo de oxigênio, sendo esses ritmos sincronizados por ciclos de 24h de claro/escuro, tanto em laboratório como em campo. Em campo, trabalhos anteriores preliminares, baseados em observação contínua de tuco-tucos mantidos em arenas semi-naturais, revelaram que eles se expõem diariamente à luz, em horários aleatórios do dia. O objetivo deste projeto é realizar a medida automatizada do padrão temporal diário de exposição à luz em tuco-tucos, visando à obtenção de maior número amostral e de registros de longa duração, para o acompanhamento sazonal do padrão temporal de exposição diária à luz. Um novo aparelho de registro e de armazenamento de dados desta exposição à luz será utilizado, em animal mantido em arena semi-natural. Ele representa o terceiro modelo testado pelo grupo ao longo dos 7 anos deste projeto, sendo o mais preciso, anatômico e robusto. Parâmetros dos padrões temporais medidos serão incorporados em simulações computacionais para o aperfeiçoamento do modelo de sincronização natural diária, desenvolvido pelo grupo, bem como de sincronização anual fotoperiódica.

Este projeto consiste na colaboração iniciada em 2008 com a dra. Veronica Valentinuzzi, do centro CRILAR, localizado em La Rioja, Argentina. Temos como objetivo o estudo dos ritmos biológicos de roedores subterrâneos da espécie Ctenomys aff knighti, conhecidos como tuco-tucos, endêmicos da América do Sul. A colaboração tem sido concretizada através da orientação conjunta de estudantes do IBUSP, desde a iniciação científica, tendo os primeiros defendido teses de mestrado entre 2011 e 2012. A motivação principal de se estudar animais subterrâneos, em Cronobiologia, consiste no fato dos ritmos biológicos como os circadianos (com períodos de aprox. 24h) serem sincronizados, diariamente, por ciclos ambientais de claro/escuro da Terra. Pouco se sabe sobre a existência de ritmicidade diária e dos mecanismos de sincronização em organismos que vivem em ambientes extremos nos quais inexiste o dia e a noite, como cavernas, túneis subterrâneos e regiões abissais. Estando o centro argentino CRilar localizado em pleno habitat natural dos animais, desenvolvemos uma abordagem paralela de campo e de laboratório, abordagem essa realizada em pouquíssimos grupos de Cronobiologia no mundo, possibilitando uma investigação multidisciplinarcom contribuições inéditas para a área.

Ritmos biológicos diários com períodos de 24h são sincronizados, diariamente, por ciclos ambientais terrestres como os de iluminação e de temperatura. Organismos subterrâneos são interessantes nesse estudo, por habitarem ambientes extremos nos quais esses ciclos são atenuados. Temos realizado um estudo cronobiológico em uma espécie de roedor subterrâneo endêmico da América do Sul (Ctenomysaff. knighti) conhecido como tuco-tuco. Eles apresentam ritmos diários de atividade locomotora e de temperatura corporal, sendo esses ritmos sincronizados por ciclos diários de claro/escuro, tanto em laboratório como em campo. Em laboratório, os tuco-tucos são marcadamente noturnos. No entanto, esses animais apresentam, somente na natureza, atividade diurnaassociada ao forrageamento. São diversas as hipóteses que tentam explicar a discrepância entre a diurnalidade/noturnalidade em campo e em laboratóriosendo nosso objetivo a investigação de duas alternativas principais: 1) discrepância entre sincronização fótica natural e de laboratório; 2)discrepância entre a alimentação ad libitum de laboratório e a disponibilidade alimentar natural, que faz o animal ?trabalhar? para obter o seu alimento, na natureza, com grande dispêndio de energia para o forrageamento.Ajustes termorregulatórios associados a esses novos desafios energéticos poderiam reestruturar a organização circadiana da fisiologia e do comportamento, levando um animal noturno a expressar atividade durante o dia. Nossa linha de investigação paralela em campo e em laboratório indica que os tuco-tucos subterrâneos são um excelente sistema para essa investigação.

Ritmos diários de temperatura corporal foram evidenciados em diversas espécies de vertebrados, tanto em endotérmicos/homeotérmicos como em ectotérmicos. Os ritmos de temperatura são endógenos e circadianos (período em torno de 24h) persistindo sob condições ambientais constantes, evidenciando controle temporal de um oscilador circadiano. Este projeto visa à caracterização do ritmo de temperatura em tuco-tucos, roedores subterrâneos da espécie Ctenomys knighti, habitantes de ambiente pouco exposto aos ciclos ambientais diários externos. Vamos investigar a hipótese de que o oscilador circadiano que controla o ritmo diário de atividade/repouso é o mesmo marcapasso diário do ritmo de temperatura. Este oscilador foi identificado, em mamíferos, como sendo os núcleos supraquiasmáticos (NSQ) do hipotálamo, os quais controlam as variações rítmicas do organismo através de eferências nervosas ou humorais. Os NSQs são constituídos por subpopulações neuronais organizadas em osciladores acoplados, sendo que dois destes, já identificados anatomicamente, controlam, respectivamente, o início e fim da atividade diária. Estes dois osciladores que compõem os NSQs são funcionalmente associados ao processamento da informação fotoperiódica e responsáveis pela variação sazonal da duração da atividade média diária, ao longo do ano. Pretendemos verificar se o ritmo de temperatura também é controlado por estes dois osciladores circadianos, explorando o fato de que nossa espécie selvagem tem apresentado, em estudos anteriores, uma rara e grande propensão ao fenômeno da ?partição?, no qual se baseia o estudo dos osciladores acoplados dos NSQs.