Renata Frazão.

Dentre os diversos hormônios secretados pela hipófise anterior, o hormônio do 
crescimento (GH) é o mais abundante. Evidências indicam o envolvimento do GH com a 
reprodução, uma vez que sua deficiência induz o atraso da puberdade, podendo ocasionar ainda
infertilidade. Nosso grupo demonstrou recentemente que a sinalização do GH em neurônios 
que expressam o gene Kiss1 modula a expressão de genes essenciais para o eixo HPG, como 
por exemplo o gene que codifica o GnRH (Gnrh1) e o gene que codifica as kisspeptinas (Kiss1) 
durante a puberdade. As kisspeptinas são consideradas os principais moduladores da atividade 
dos neurônios GnRH. Os neurônios kisspeptinérgicos, responsáveis pela modulação das células 
GnRH, estão localizados nos núcleos periventricular anteroventral/rostral e PeN (AVPV/PeN) 
e o arqueado do hipotálamo (ARH). Dessa forma, o presente estudo tem como objetivo avaliar 
se animais com deficiência de GH espontânea ou que superexpressam o GH, apresentam 
déficits reprodutivos devido ao comprometimento dos neurônios kisspeptinérgicos. Para isso 
serão utilizados camundongos Kiss1/hrGFP, animais com deficiência espontânea de GH 
(Ghrhrlit) e animais que superexpressam GH (bGH). A maturação sexual desses animais será 
analisada a partir da avaliação de ciclo estral, abertura vaginal, primeiro estro, início da 
ciclicidade, descida dos testículos e separação balonoprepucial. Os tecidos obtidos em cada 
grupo experimental serão utilizados para a quantificação da expressão de mRNA hipotalâmico, 
avaliação imunohistoquímica, análise quantitativa e estudo eletrofisiológico de neurônios que 
expressam o gene Kiss1. Merece destaque o fato de que até recentemente possíveis ações do 
GH no sistema nervoso central não haviam sido estudadas. Se as alterações da secreção e/ou 
sinalização do GH modulam componentes centrais do eixo HPG para modular a puberdade e/ou 
fertilidade ainda é fato desconhecido. Este estudo têm o potencial de contribuir na compreensão 
de fatores que modulam a atividade de neurônios essenciais para a reprodução, esclarecendo se 
alterações reprodutivas decorrentes da secreção do GH disfuncional ocorrem devido ao 
comprometimento de neurônios kisspeptinérgicos.

Obesidade é atualmente um dos mais importantes problemas de saúde pública no planeta. Aproximadamente 400 milhões de pessoas são hoje obesas e projeções indicam um aumento para 1 bilhão até 2020. Todas as modalidades terapêuticas e profiláticas utilizadas até o momento revelaram-se insatisfatórias para conter o avanço desta doença. Em decorrência de sua associação com uma série de outras doenças, tais como diabetes mellitus, aterosclerose, hipertensão arterial, esteatose hepática e algumas formas de câncer, obesidade contribui de forma direta ou indireta para a maior parte das causas de morte em populações acima de 40 anos de idade. As principais causas para o aumento na prevalência da doença são a introdução de hábito alimentar inadequado, constituído por grandes quantidades de gorduras saturadas e carboidratos simples; e o progressivo aumento do sedentarismo. Estudos recentes têm contribuído para a parcial elucidação dos mecanismos de controle da fome e do gasto energético, porém, dada a complexidade dos circuitos neurais que regulam tais funções e da dificuldade em se estudar tais sistemas em humanos, muito há que se avançar antes que se concretizem avanços na forma de se abordar a doença, tanto do ponto de vista farmacológico como comportamental. O CMPO tem por objetivo maior promover o avanço científico na área de obesidade e doenças associadas. O grupo é formado por 14 pesquisadores principais que tem ampla experiência na investigação, educação e desenvolvimento tecnológico nas áreas de obesidade, diabetes, hipertensão, aterosclerose, química de fármacos, nutrição, atividade física e câncer. Do ponto de vista cientifico o tema será abordado numa abordagem multidisciplinar, procurando soluções que promovam avanço no conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos que conectam a obesidade com a s suas comorbidades e também que contribuam de forma independente para cada uma destas condições associadas. Serão ainda feitos investimentos na busca de novos fármacos e de novas modalidades de abordagens nutricionais e de atividade física. Será criado um projeto amplo de educação voltada para a prevenção da obesidade e para o recrutamento de jovens pesquisadores para atuarem nesta área. Por fim, um arrojado projeto de transferência de tecnologia atuará de forma rápida e direcionada, proporcionando contato precoce entre pesquisador e empresa a fim de garantir uma eficiente transferência do conhecimento e produtos obtidos no âmbito do CMPO.

O hormônio do crescimento (GH) é secretado pela glândula hipófise anterior e está relacionado com a regulação de diversas funções fisiológicas importantes, como proliferação celular, crescimento tecidual, síntese proteica, metabolismo de carboidratos e lipídios, entre outras. Classicamente, os principais tecidos-alvo do GH são o fígado, músculo esquelético, ossos e tecido adiposo que, em seu conjunto, acreditava-se serem responsáveis pelos principais efeitos biológicos desse hormônio. Contudo, evidências recentes têm indicado que o sistema nervoso central (CNS) também é um tecido-alvo crítico para muitas das funções biológicas do GH que incluem a regulação do metabolismo, controle de funções cognitivas diversas, modulação de comportamentos, ação neurotrófica, entre outras. Parte dessas evidências científicas foi descoberta por nosso grupo de pesquisa que é considerado atualmente referência mundial no estudo sobre a ação do GH sobre o SNC. Essas pesquisas contaram com o apoio financeiro da FAPESP, por meio do Projeto Temático intitulado: "Ação do hormônio do crescimento no sistema nervoso: relevância para as funções neurais e na doença", cuja vigência termina em julho de 2020. A presente proposta visa dar continuidade ao bem-sucedido projeto anterior que resultou, até o presente momento, em mais de 16 publicações científicas sobre a ação do GH ou de sua principal via de sinalização intracelular, que envolve o STAT5, sobre o SNC. Para o presente Auxílio à Pesquisa, propomos um amplo conjunto de 19 subprojetos que irão utilizar ao menos 17 modelos de camundongos geneticamente modificados, juntamente com a injeção de vetores virais in vivo, experimentos farmacológicos em modelos animais, bem como dosagens em seres humanos, a fim de obter mais detalhes sobre os mecanismos de ação e as possíveis funções reguladas pelo GH através de sua ação direta sobre o SNC. Nosso objetivo é redefinir os mecanismos de ação do GH, incluindo o SNC como um alvo importante desse hormônio para a regulação de múltiplas funções biológicas.

Sabe-se que o estado nutricional afeta diretamente a reprodução, pois uma quantidade adequada de reserva energética é necessária para o desenvolvimento da maturação sexual, estabelecimento da ciclicidade estral e fertilidade. A regulação da ingestão de alimentos e o balanço energético são modulados pela leptina, que age principalmente no núcleo arqueado (ARH), modulando a atividade de neurônios orexígenos que expressam o neuropeptídio Y e o peptídeo relacionado com Agouti, e de neurônios anorexígenos que expressam a pró-opiomelanocortina e o transcrito regulado por cocaína e anfetamina. Evidências sugerem a interação entre os neurônios que expressam o gene Kiss1, principal ativador de neurônios que sintetizam o hormônio liberador de gonadotrofinas, e os neurônios que regulam a ingestão alimentar. Entretanto, os mecanismos pelos quais esta interação ocorre ainda não estão completamente esclarecidos. No presente estudo utilizaremos estratégias neuroanatômicas, eletrofisiológicas e animais geneticamente modificados para avaliar se a atividade dos neurônios que expressam o gene Kiss1, e consequentemente do sistema reprodutivo, pode ser modulada por fatores que alteram a ingestão alimentar, como o jejum ou a restrição calórica.

A secreção adequada do hormônio do crescimento (GH) é crítica para a regulação do peso, altura e metabolismo corporal. Entretanto, este hormônio modula diversos outros processos celulares e metabólicos, incluindo a regeneração celular. Diversos tecidos, além do fígado, ossos e musculatura esquelética, expressam o receptor específico o qual este hormônio ativa (GHR), incluindo gônadas e núcleos encefálicos essenciais no controle da reprodução. Tanto em humanos como animais experimentais, a deficiência de GH ou um quadro de resistência a este hormônio pode ser correlacionado à atraso significativo da maturação sexual e déficit de fertilidade. Por outro lado, a administração de GH exógeno pode acelerar a puberdade, ou aumentar o índice de gravidez em tratamentos de fertilização in vitro, sugerindo, portanto, que uma das funções deste hormônio se relaciona a modulação de funções reprodutivas. Entretanto, os mecanismos celulares e ou moleculares pelos quais este hormônio pode modular o sistema reprodutivo não são completamente conhecidos. Por exemplo, as possíveis ações do GH em áreas hipotalâmicas essenciais no controle de funções reprodutivas ainda são elusivas. No presente projeto apresentamos evidências contundentes demonstrando que o GH tem efeito direto nas áreas de interesse no sistema nervoso, seja pela identificação da principal via recrutada após ativação do GHR (STAT5), seja por resultados preliminares demonstrando que o GH humano pode modular canais iônicos de membrana para induzir efeitos rápidos em neurônios hipotalâmicos. Portanto, um dos objetivos deste projeto será investigar a importância da sinalização do GH no sistema nervoso central durante a maturação sexual e na manutenção de funções reprodutivas. Com o uso do sistema de engenharia genética Cre/LoxP, a deleção condicional do GHR em diferentes populações neuronais ou em modelo de deleção global do sistema nervoso será induzida. As diferentes colônias de animais geneticamente modificados geradas nos permitirão identificar se existe uma população específica no qual este hormônio pode atuar para modular o eixo HPG. Além disto, com o uso de método eletrofisiológico (whole-cell patch-clamp) iremos complementar a investigação sobre os efeitos do GH exógeno (humano e camundongo) sobre as propriedades biofísicas de diferentes populações hipotalâmicas. A investigação proposta têm o potencial de contribuir de forma significativa com a literatura, na compreensão de fatores que modulam a atividade de neurônios essenciais para a reprodução, esclarecendo se o GH atua como um sinalizador no hipotálamo para modular os eventos que culminam com a maturação sexual e na manutenção de funções reprodutivas.

A idade média nas quais crianças têm apresentado indicadores de início da puberdade, como a telarca ou a menarca, tem diminuído ao longo das décadas. Este fato é preocupante, pois a puberdade precoce traz diversas implicações negativas. Por exemplo, a exposição precoce aos hormônios sexuais favorece o desenvolvimento de cânceres em órgãos reprodutivos. A puberdade antecipada aumenta a incidência de transgressões sociais na adolescência e pode levar a problemas psico-sociais, quando a criança ainda não atingiu idade cognitiva adequada para lidar com as mudanças que acontecem em seu próprio corpo. Ainda, a antecipação da puberdade favorece a iniciação sexual precoce, aumenta o número de adolescentes grávidas e pode afetar o crescimento somático. Existem algumas hipóteses que procuram explicar a antecipação da maturação sexual, mas um fato bem conhecido é que hoje em dia uma grande proporção de crianças está acima do peso considerado ideal. Este fato altera a concentração de leptina na circulação e a responsividade a esse hormônio no hipotálamo (resistência à leptina). Essas mudanças, por sua vez, podem contribuir com o avanço da puberdade na atualidade uma vez que a leptina é considerada um fator permissivo para início da puberdade. Diante disso, o presente projeto tem como objetivo investigar os mecanismos responsáveis pela indução precoce da puberdade na obesidade infantil, com ênfase no possível papel desempenhado pelo hormônio leptina. Para tanto, propomos experimentos que visam manipular em camundongos a concentração de leptina na circulação e/ou a sensibilidade a esse hormônio, por meio da inativação tecido-específica do gene Socs3 ou a partir de modelos de obesidade infantil. Assim, avaliaremos a progressão dos estágios de maturação sexual nesses camundongos, cruzando esses dados com informações sobre a sensibilidade à leptina, pistas metabólicas (peso corporal e leptinemia) e atividade neuronal. Além disso, iremos estudar possíveis mudanças na resposta aguda aos efeitos induzidos pela leptina em diferentes estágios do desenvolvimento sexual em núcleos hipotalâmicos potencialmente envolvidos no controle da puberdade. Em posse desses dados, faremos análises moleculares nesses núcleos para identificar potenciais genes que podem explicar os efeitos da leptina no início da puberdade. Em resumo, o presente projeto tem o potencial de melhorar nossa compreensão dos mecanismos moleculares responsáveis pela antecipação da puberdade na atualidade.

A hiperprolactinemia é o distúrbio mais comum do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal que leva a infertilidade.Os mecanismos pelos quais a PRL e hiperprolactinemia atuam no sistema nervoso central para regular e ou bloquear o ciclo ovulatório ainda não foram completamente esclarecidos. Utilizando estratégias morfológicas e fisiológicas, nós iremos testar a hipótese de que a PRL regula diferencialmente a atividade do neurônio Kiss1 , modulando assim o ciclo ovulatório e fertilidade. Compreender os fatores que regulam as atividades dos neurônios Kiss1 pode resultar na elucidação de novas terapias de grande importância endocrinológica.

No controle neuroendócrino do ciclo ovulatório de roedores o pico de secreção do hormônio luteinizante (LH) é um evento que ocorre em horário específico do dia, quando os níveis circulantes de estrógeno estão elevados. Diversas evidências sugerem que pistas ambientais em associação com os níveis circulantes de estrógeno são responsáveis pela sincronização do ciclo ovulatório, entretanto, como estas informações são integradas é fato desconhecido. Informações sobre o comprimento do dia (fotoperíodo) também são relacionadas ao controle neuroendócrino da reprodução.As bases neurais que regulam o ciclo ovulatório participam de mecanismos complexos que não estão completamente definidos até o presente momento. Devido à importância dos neurônios Kiss1, e sua participação inerente no desenvolvimento do sistema reprodutivo, o presente estudo irá investigar, com o uso de técnicas eletrofisiológicas e neuroanatômicas, a hipótese de que esta população neuronal representa a principal via neural através da qual, informações circadianas podem modular o ciclo ovulatório.

Segundo dados do Ministério da Saúde, a retinopatia diabética é a principal forma de cegueira irreversível no Brasil. Esta doença é assintomática em suas fases iniciais, mas evolui ao longo do tempo, acometendo a maioria dos portadores de diabetes após 20 anos de doença. Evidências apontam que o desenvolvimento de doenças degenerativas da retina está associado a situações de risco aumentado em casos de doenças cardiovasculares, como hipertensão, dislipidemia e obesidade. A concentração de leptina na circulação aumenta na obesidade. Além disso, é bem estabelecido o papel da leptina no controle do balanço energético por meio de sua sinalização no hipotálamo. Curiosamente, os níveis de leptina no humor vítreo estão elevados em pacientes que apresentam degenerações da retina devido ao diabete mellitus ou mesmo em outras condições que induzem a degeneração da retina. Embora alguns estudos tenham demonstrado a presença da leptina no humor vítreo, bem como a expressão de seu receptor em tecidos fibrovasculares que se formam na cavidade ocular devido à diabetes, nenhum estudo até o momento investigou a presença e, principalmente, a função deste receptor na retina. O projeto proposto pretende avaliar a expressão do receptor de leptina na retina bem como testar sua funcionalidade. Camundongos geneticamente modificados que expressam a proteína fluorescente tdTomato sob controle transcricional do receptor de leptina serão utilizados para estudos anátomo-funcionais das retinas. Com o uso de outro modelo no qual os camundongos que apresentam o gene do receptor de leptina flanqueado por sítios LoxP, o receptor de leptina poderá ser deletado de forma específica na retina, e sua função no desenvolvimento deste órgão avaliada. Este estudo visa obter dados que possam fornecer subsídios com correlação clínica, visto o contínuo aumento no índice de obesidade mundial, diabetes e perda da visão em indivíduos em idade precoce.

Seres humanos e camundongos com mutações de perda da função dos genes que codifica kisspeptinas (Kiss1) ou seu receptor (Kiss1r) são inférteis devido a hipogonadismo hipogonadotrópico. No hipotálamo, RNAm do Kiss1 é expressa no núcleo periventriculares anteroventra, núcleo periventriculare anterior e o núcleo de arqueado. A fim de compreender as funções das diferentes populações de células que sintetizam kisspeptina nós geramos um modelo de camundongo transgênico, no qual a proteína GFP é expressa sob o controle transcricional do promotor do gene Kiss1 (Kiss1-Cre). Abordagens eletrofisiológicas como técnicas de Patch clamp e análise de cálcio intracelular são utilizadas para caracterizar as propriedades biofísicas dos neurônios Kiss1; bem como investigar as respostas dos neurônios Kiss1 devido a diferentes hormônios que representam pistas metabólicas como por exemplo, leptina, grelina e insulina.

Este estudo objetiva avaliar caracteristicas neuroquimicas da retina de macacos-prego, bem como mapear as áreas que recebem projeções da retina nesta espécie.