Patrícia Reckziegel.

A capacidade termogênica do tecido adiposo marrom (BAT) e do tecido adiposo bege envolve a expressão diferenciada da proteína de desacoplamento mitocondrial do tipo 1 (UCP1). A UCP1 está localizada na membrana mitocondrial interna de adipócitos marrons e beges onde dissipa o gradiente de prótons da síntese de ATP para a produção de calor, elevando o gasto energético e a captação de glicose e triglicerídeos pelas células. Nosso grupo de pesquisa durante um screening dos peptídeos presentes em amostras de BAT e beges de animais expostos ao frio e tratados com pioglitazona identificou de forma inédita peptídeos derivados da própria UCP1. Logo, o presente projeto tem por objetivo principal avaliar se esses peptídeos derivados da UCP1 modulam parâmetros relacionados à termogênese de adipócitos in vitro. Culturas primárias de adipócitos marrons e brancas serão expostos aos peptídeos de interesse, e utilizados para análise de marcadores de termogênese e adipogênese por expressão gênica e proteica. Além de peptídeos da UCP1, avaliaremos os efeitos de peptídeos derivados da proteína de adipogênese FABP4 e identificados em tecidos adiposos beges. Os peptídeos estudados serão testados sem e com grupamento TAT para análise de seus efeitos no espaço extra e intracelular, respectivamente. Ademais, o efeito dos peptídeos será avaliado na ausência e presença de estímulo adrenérgico (com norepinefrina). Dessa forma, esperamos avançar na compreensão se os peptídeos intracelulares têm função relacionada à proteína de origem, com destaque à UCP1. Infere-se que, caso nossa hipótese se confirme, os peptídeos estudados poderão representar possíveis formas terapêuticas para a obesidade e doenças associadas.

O objetivo desta proposta é obter recursos para a compra de equipamentos para a criação de Facility Multiusuário de Fenotipagem Metabólica, Cardiovascular e Respiratória de roedores em diferentes temperaturas ambiente e ciclos claro-escuro. Os recursos serão destinados a aquisição do equipamento Promethium Core (Sable Systems) e câmaras ambientais climáticas (4 câmaras) acopladas a sistema de telemetria para camundongos e ratos. Este sistema moderno permitirá a análise simultânea de diversas variáveis fisiológicas de roedores, tais como consumo de oxigênio, produção de dióxido de carbono, atividade ambulatória, ingestão de água, consumo de ração, peso corporal, gasto energético basal, temperatura corporal, temperatura do tecido adiposo marrom, capacidade termogênica, frequência cardíaca e pressão arterial. Além disso, essas análises poderão ser realizadas em diferentes temperaturas ambientais (que podem variar de 4 a 40C) e diversas combinações de ciclo claro-escuro, atendendo as mais diversas necessidades de experimentação. As variáveis descritas poderão ser avaliadas em um grande número de animais experimentais (120 animais simultaneamente), sendo camundongos e ratos, e inclusive camundongos imunossuprimidos ou livres de patógenos (germ-free). Desta forma, realizaremos experimentos de alta complexidade, beneficiando projetos de pesquisadores e alunos de pós-graduação, laboratórios e empresas que investigam o controle do peso corporal, adiposidade, balanço energético, ingestão alimentar e hídrica, metabolismo, inflamação, resposta imune, respiração, equilíbrio ácido-base, homeostase da glicose, temperatura corporal, ritmo circadiano, pressão arterial, entre outros. Poderemos, inclusive, realizar estudos pré-clínicos para empresas farmacêuticas. Logo, é notório que esta Facility fomentará a geração de conhecimento em quantidade e qualidade, aumentando nossa competividade nacional e internacional, acelerando assim o desenvolvimento de novas estratégias para a prevenção e tratamento de doenças metabólicas crônicas, bem como atenderá nossa demanda atual de experimentação em condições ideais de temperatura ambiente e ciclo claro/escuro. Além disso, essa Facility fomentará atividades de inovação, através de contratos de prestação de serviço e cooperação científica com indústrias.

A ativação do Tecido Adiposo Marrom (TAM) e o browning (diferenciação do tecido adiposo branco em bege) têm sido definidos como promissores mecanismos no tratamento da Obesidade e de doenças associadas, pois expressam quantidades varáveis da proteína de desacoplamento mitocondrial 1 (UCP1) que dissipa energia da síntese de ATP para a geração de calor, aumentando o gasto energético e a utilização de glicose e ácidos graxos livres pelas células. Até o momento, a exposição ao frio, com consequente ativação do sistema adrenérgico, é o principal estímulo para a ativação do TAM e indução de browning, durante a termogênese independente de tremor muscular. Farmacologicamente, os agonistas de PPARg, como a rosiglitazona (uso apenas experimental) e a pioglitazona, têm mostrado capacidade de elevar a expressão da UCP1 de adipócitos. Sabe-se que peptídeos são importantes moduladores do metabolismo energético, e a identificação do perfil dos peptídeos intracelulares de TAM e branco durante o processo termogênico pode indicar novas moléculas peptídicas com potencial de ativar o TAM e induzir browning. Logo, este projeto tem por objetivo (1) caracterizar um modelo de ativação do TAM e de indução de browning pela exposição de animais ao frio e tratamento com o agonista de PPARg pioglitazona. Análises in vivo de peso corporal, consumo de alimento e calorimetria indireta, bem como ex vivo pela análise da expressão gênica e proteica da UCP1 e outros marcadores relacionados a termogênese e adipogênese de tecidos adiposos devem comprovar a ativação do TAM e a indução de browning. Posteriormente; (2) o TAM interscapular e o branco inguinal (mais propenso a apresentar browning) desses animais serão utilizados para isolamento e caracterização do conteúdo de peptídeos intracelulares por espectrometria de massas (peptidômica). Assim, demonstraremos de forma completamente inovadora o perfil de peptídeos intracelulares de cada um desses tecidos nas diferentes condições. Os peptídeos que se mostrarem mais alterados positivamente nos tecidos com a ativação do TAM e browning serão então (3) selecionados para síntese e avaliação de seus efeitos no consumo de oxigênio de mitocôndrias isoladas de TAM, o que deve indicar se são capazes de modular a atividade da UCP1. Desta forma, o presente projeto iniciará um vasto campo de possibilidade de trabalho com peptídeos intracelulares no metabolismo energético/termogênese, indicando novos biomarcadores e moléculas peptídicas com potencial para serem utilizados no tratamento da Obesidade e de doenças associadas.

O tecido adiposo marrom (BAT, do inglês brown adipose tissue) é termogênico devido a presença de adipócitos ricos em mitocôndrias com elevada quantidade de proteína de desacoplamento mitocondrial 1 (UCP1), proteína que dissipa energia da síntese de ATP para a geração de calor. Sob determinados estímulos, células do tecido adiposo branco (WAT, do inglês white adipose tissue) podem apresentar características de adipócitos marrons em um processo denominado browning. A ativação do BAT e browning têm sido definidos como promissores mecanismos no tratamento da obesidade e de doenças associadas, devido, em grande parte, ao aumento do gasto energético e utilização de glicose e triglicerídeos pelas células. Peptídeos intracelulares têm se mostrado moduladores de várias vias relacionadas ao metabolismo energético, e devem estar diferentemente presentes no BAT e no WAT, bem como durante o processo termogênico. Visto isso, o presente estudo tem por objetivo investigar os efeitos biológicos in vitro e in vivo de peptídeos intracelulares identificados em amostras de BAT e WAT de camundongos sob estímulo termogênico. Para isso, peptídeos intracelulares serão identificados em tecidos adiposos de camundongos expostos a condições de termoneutralidade (30C) ou ao frio (4C), e tratados com veículo ou pioglitazona (agonista PPARg) durante 15 dias. Análises de expressão gênica, proteica e histológica devem comprovar a ativação do BAT e a indução de browning. Análise de peptidômica identificará de forma inovadora o conteúdo de peptídeos intracelulares do BAT e WAT inguinal, e alterados no processo termogênico. Alguns desses peptídeos serão selecionados e sintetizados para estudos in vitro em cultura primária de adipócitos marrons e brancos. O efeito de peptídeos intracelulares identificados no BAT durante o processo termogênico será investigado em adipócitos brancos, assim como peptídeos identificados no WAT serão investigados em adipócitos marrons. Peptídeos que modularem positivamente parâmetros relacionados a termogênese in vitro serão administrados a camundongos obesos a fim de realizar uma análise metabólica detalhada. Assim, pretende-se caracterizar o papel de peptídeos intracelulares em BAT versus WAT, verificar os principais pontos onde esses peptídeos modulam a termogênese, e identificar novos compostos peptídicos com potencial para o tratamento da obesidade e doenças associadas.