A obesidade ocorre devido a um desequilíbrio entre a ingestão alimentar e o gasto calórico e afeta milhões de pessoas ao redor do mundo, estando ligada a um risco aumentado para o desenvolvimento de doenças cardíacas, diabetes mellitus e síndrome metabólica. Mulheres no final da vida reprodutiva (menopausa) apresentam maior risco de desenvolver obesidade, quando comparadas aos homens. Diversos estudos têm demonstrado que este evento ocorre devido à diminuição na menopausa, da produção do hormônio ovariano 17β estradiol (E2) que desempenha importante função na homeostase energética. O hipotálamo, considerado o principal regulador para promover a homeostase do organismo no sistema nervoso central (SNC), recebe sinais hormonais como o E2 e de nutrientes do sistema periférico que atuam em populações de neurônios do núcleo arqueado (ARC), que expressam pró-opiomelanocortina (POMC) e transcrito regulado pela cocaína e anfetamina (CART), neuropeptídeos que promovem efeitos anorexígenos (reduzem a ingestão alimentar e induzem à saciedade), e outra população de neurônios que expressam neuropeptídeo Y (NPY) e proteína Agouti (AgRP), neuropeptídeos orexígenos (estimulam o apetite). A estimulação dos neurônios POMC por sua vez, induz disparos aos neurônios dos núcleos de segunda ordem, como os neurônios que expressam o fator esteroidogênico 1 (SF1) do núcleo hipotalâmico ventromedial (VMH), que por sua vez, regulam a ingestão alimentar e o gasto energético, atenuando a DIO. Entretanto, pouco se sabe sobre os mecanismos intracelulares pelos quais os neurônios do VMH medeiam estes efeitos. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo investigar a importância da sinalização mediada por fosfatidilinositol quinase 3 (PI3K) em neurônios SF1 do VMH na homeostase energética, assim como, a participação desta via nos efeitos do E2 na regulação do peso corporal. A metodologia Cre-lox foi utilizada para a geração de camundongos com deleção específica da subunidade catalítica P110α em neurônios SF1, o que nos permitiu gerar camundongos SF1-cre;P110αflox/flox (experimentais), e P110αflox/flox (controles). Foram avaliados peso corporal, ingestão alimentar, calorimetria indireta, termogênese, metabolismo glicêmico, concentrações séricas de insulina e leptina em animais experimentais e controles de ambos os sexos, tratados com dieta regular (RD) ou hiperlipídica (HFD). Fêmeas foram submetidas a ovariectomia (OVX) e implante subcutânea de pellet de E2 para a avaliação do peso corporal, ingestão alimentar, gasto energético e termogênese. Demonstramos que a deleção condicional de P110α em neurônios SF1 do VMH (SF1-cre;P110αflox/flox) reduziu o consumo de O2 e gasto energético em camundongos machos sob dieta RD. Contudo, a redução da atividade da PI3K no VMH não afetou o peso corporal, ingestão alimentar, tolerância à glicose e a insulina. Em camundongos fêmeas SF1-cre;P110αflox/flox, observou-se um aumento da ingestão alimentar acumulada, porém não houve alteração no peso corporal, calorimetria indireta e tolerância à glicose e a insulina. Quando desafiados com HFD, a ruptura da PI3K em neurônios SF1, causou um aumento significante do peso corporal que foi mais relevante em fêmeas sem alterar a ingestão alimentar. Em ambos os sexos observou-se redução na tolerância à insulina, no gasto energético e na termogênese. A deleção condicional da subunidade P110α no VMH, reduziu parcialmente os efeitos do 17β-estradiol em fêmeas OVX no controle do peso corporal, na estimulação do gasto energético, atividade simpática e termogênese do TAM. Coletivamente, nossos resultados indicam que a atividade da PI3K nos neurônios SF1 do VMH desempenha um papel relevante na proteção da obesidade induzida por dieta (DIO) e participa nas ações do E2 na regulação da homeostase energética em camundongos fêmeas.

Obesity occurs due to an imbalance between food intake and caloric expenditure and affects millions of people around the world, being linked to an increased risk for the development of heart disease, diabetes mellitus and metabolic syndrome. Women at the end of their reproductive life (menopause) are at greater risk of developing obesity when compared to men. Several studies have shown that this event occurs due to a decrease in the production of the ovarian hormone 17β estradiol (E2) during menopause, which plays an important role in the control of energy homeostasis. The hypothalamus, the main regulator to promote energy homeostasis , receives hormonal signals, such as E2 and nutrients, from the peripheral system that act on neurons in the arcuate nucleus (ARC), which express pro-opiomelanocortin (POMC) and cocaine and amphetamine-regulated transcript (CART), neuropeptides that promote anorexigenic effects (reduce food intake and induce satiety), and another population of neurons that express neuropeptide Y (NPY) and Agouti protein (AgRP), orexigenic neuropeptides (stimulate appetite). Stimulation of POMC neurons, in turn, induces firing of neurons in second-order nuclei, such as neurons expressing steroidogenic factor 1 (SF1) in the ventromedial hypothalamic nucleus (VMH), which in turn regulate food intake and energy expenditure attenuating the diet induced obesity (DIO). However, little is known about the intracellular mechanisms by which VMH neurons mediate these effects. Thus, this study aimed to investigate the role of phosphatidylinositol kinase 3 (PI3K) signaling in SF1 neurons of the VMH in the control of energy homeostasis, as well as the participation of this pathway in the effects of E2 on body weight regulation. The Cre-lox methodology was used to generate mice with specific deletion of the P110α catalytic subunit in SF1 neurons, which allowed us to generate SF1-cre;P110αflox/flox (experimental) and P110αflox/flox (control) mice. Body weight, food intake, indirect calorimetry, thermogenesis, glycemic metabolism, serum insulin and leptin concentrations were evaluated in experimental animals and controls of both sexes, treated with a regular (RD) or high-fat (HFD) diet. Females underwent ovariectomy (OVX) and subcutaneous implantation of E2 pellets for the assessment of body weight, food intake, energy expenditure and thermogenesis. We demonstrated that the conditional deletion of P110α in VMH SF1 neurons (SF1-cre;P110α flox/flox) reduced O2 consumption and energy expenditure in male mice under a regular diet. However, the reduction of PI3K activity in the VMH did not affect body weight, food intake, glucose and insulin tolerance. In female SF1-cre;P110α flox/flox mice, an increase in cumulative food intake was observed, but there was no change in body weight, indirect calorimetry, and glucose and insulin tolerance. When challenged with HFD, disruption of PI3K in SF1 neurons caused a significant increase in body weight that was more relevant in females without changing food intake. In both sexes, a reduction in insulin tolerance, energy expenditure and thermogenesis were observed. The conditional knockout of the P110α subunit in the VMH partially reduced the effects of 17β-estradiol in OVX females on body weight control, stimulation of energy expenditure and sympathetic activity and BAT thermogenesis. Collectively, our results indicate that PI3K activity in VMH SF1 neurons plays a relevant role to protect against diet-induced obesity (DIO) and participates in the actions of E2 in regulating energy homeostasis in female mice.