A formação de elementos figurados do sangue e um processo dinâmico e diário regido por linhagens de células originadas de uma pequena porcentagem de células da medula óssea capazes de se autorrenovarem e diferenciarem de forma muito controlada. Estas células que se mantém quiescentes por longos períodos (LT-HSC) dão origem a celulas tronco de curta duracao (ST-HSC) que se proliferam e diferenciam em celulas progenitoras mieloides (CPM) e linfoides (CPL). As celulas da medula óssea sintetizam melatonina durante o período de claro e de escuro e esta tem papel relevante no controle dos processos de quiescência e atividade das LT-HTC, bem como nos processos de proliferação e diferenciação das celulas progenitoras. Nesta tese foi avaliada a ritmicidade da produção de melatonina e das enzimas envolvidas na via biossintética bem como a relação desta com as enzimas de síntese e os receptores de melatonina. Foram usados camundongos C57Bl16J hígidos. Animais mantidos em ciclo 12/12 apresentaram um ritmo diária do conteúdo de melatonina no total de celulas da medula e no sobrenadante. Os ritmos das moléculas precursoras da via biossintética sugeriam que haveria uma variação diária das enzimas presentes. Esta hipótese foi confirmada, e também foi mostrado que a porcentagem de cada subtipo celular que expressou as enzimas P-SNAT e ASMT variou ao longo do dia, mas esta variação foi diferente para cada tipo celular, sugerindo uma regulação dependente da função. A mesma conclusão pode ser observada com os receptores MT1 e MT2. O principal resultado observado nesta tese foi que a entrada do claro, mas não a entrada do escuro sincroniza a produção de melatonina pela medula óssea. Na entrada no claro ocorre uma rápida mas significante redução da concentração de melatonina nas celulas da medula óssea que e seguida de um pico transiente de melatonina. Este perfil e também observado se a entrada do claro for atrasada em 4 horas. Por outro lado, o aumento da concentração de melatonina que ocorre na entrada do escuro, seguida de uma lenta redução, quando as luzes são apagadas às 18h00, mantém o curso de as luzes forem apagadas às 22h00. Portanto, não e o apagar das luzes que induz a resposta noturna. Considerando que a medula recebe informação direta do núcleo paraventricular, que recebe projeções do relógio central, os núcleos supraquiasmáticos e o ritmo destes e reajustado com a entrada do claro, mas não e alterada com a entrada do escuro. Esta tese sugere fortemente que o conteúdo de melatonina na medula óssea e orquestrado pelo sistema simpático de forma diferente do que ocorre na glândula pineal.

Bone-marrow hematopoietic stem and progenitor cells synthesize melatonin during the day and nighttime. Melatonin orchestrates in a specific manner the quiescent and active period of the long- and short-term stem hematopoietic cells (LT-HSC, ST-HSC), as well as the activity of the myeloid and lymphoid progenitor cells (CMP, CLP). Here we evaluated the daily rhythm of the production of melatonin and its precursors (tryptophan, serotonin, N-acetylserotonin), and the serotonin metabolite 5-HIAA. The profile of the synthetic enzymes at the active forms, P-SNAT and ASMT, as well as the expression of the receptors MT1 and MT2 were evaluated in healthy young C57Bl16J mice. Animals maintained on a 12/12 cycle showed a daily rhythm of melatonin content in total marrow cells and in the supernatant. The rhythms of the precursor molecules of the biosynthetic pathway suggested that there would be a daily variation of the enzymes present. This hypothesis was confirmed, and it was also shown that the percentage of each cell subtype that expressed P-SNAT and ASMT enzymes varied throughout the day. Still, this variation was different for each cell type, suggesting a function-dependent regulation. The same conclusion can be observed with the MT1 and MT2 receptors. The main result observed in this thesis was that the input of light, but not the input of dark, synchronizes the production of melatonin by the bone marrow. Upon entering the light, there is a rapid but significant reduction in melatonin concentration in bone marrow cells followed by a transient melatonin spike. This profile is also observed if the light entry is delayed by 4 hours. On the other hand, the increase in melatonin concentration that occurs at the onset of darkness, followed by lights off at 6:00 pm, maintains the same course as the lights are turned off at 10:00 pm. Therefore, lights off is not responsible for the nocturnal increase of melatonin. Considering that the medulla receives direct information from the paraventricular nucleus, which receives projections from the central clock, the suprachiasmatic nuclei and that their rhythm is readjusted with the entry of light but is not altered with the entry of darkness, this thesis strongly suggests that the Melatonin content in the bone marrow is orchestrated by the sympathetic system differently from what occurs in the pineal gland.