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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2019.tde-10092020-194331
Document
Author
Full name
Pryscila Dryelle Sousa Teixeira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Júnior, José Donato (President)
Anhê, Gabriel Forato
Festuccia, William Tadeu Lara
Ong, Thomas Prates
Title in Portuguese
Adaptações metabólicas induzidas pela gestação e lactação: papel da via de sinalização do STAT5 ou do hormônio do crescimento no sistema nervoso central.
Keywords in Portuguese
balanço energético
gestação
hormônios
programação metabólica
sinalização neuronal
Abstract in Portuguese
A gestação e lactação promove grande número de adaptações metabólicas no organismo feminino, que envolvem alterações na regulação do balanço energético e homeostase glicêmica, de forma a suprir a nova demanda energética requerida para manutenção da prole. Pouco se sabe das consequências a longo prazo desse grande número de adaptações para o organismo materno e os mecanismos neurais e moleculares envolvidos ainda precisam ser elucidadas. O primeiro objetivo (E1) da presente tese foi determinar se a experiência da gestação, seguida ou não da lactação, é capaz de induzir alterações metabólicas permanentes na fêmea e compreender a participação da via de sinalização neural (STAT5) nestas adaptações. O segundo objetivo (E2) foi investigar o papel da sinalização do hormônio do crescimento (GH) no sistema nervoso central (SNC) frente às adaptações fisiológicas e metabólicas durante a gestação. No E1 fêmeas controles e com deleção tecido específica dos genes Stat5a/b no sistema nervoso (NestinCre/STAT5flox/flox) foram acompanhadas por um tempo médio de 25 semanas (entre gestação e período pós-gestacional), estas fêmeas foram distribuídas em três grupos para os dois genótipos estudados: Virgens (Vir), Gestação (Gest) e Gestação com Lactação (G+L). As fêmeas do grupo Gest eram mais pesadas que as controles e as G+L tiveram peso corporal ainda maior ao longo de todo acompanhamento quando comparadas a dos outros grupos, um padrão semelhante foi observado nas fêmeas Nestin/STAT5, porém as fêmeas G+L foram mais pesadas somente até a 10ª semana pós-gestacional. As fêmeas dos grupos experimentais tiveram maior reserva adiposa periuterina (G+L e Gest KO), as do grupo G+L deambularam menos, enquanto as Gest KO tiveram menor gasto energético (VO2). Foi identificada redução do número de histona 3 (H3) acetilada nos núcleos ARC e VMH do hipotálamo das fêmeas G+L quando comparadas às Vir. Tal observação sugere que a lactação promove modificações epigenéticas hipotalâmicas a longo prazo. Notavelmente, a ablação de STAT5 no cérebro preveniu as alterações metabólicas e epigenéticas previamente observadas em fêmeas do tipo selvagem com experiência reprodutiva. As fêmeas KO dos grupos experimentais tiveram maior sensibilidade à insulina, melhor tolerância à glicose, menor consumo alimentar em teste de sensibilidade aguda à leptina e menor expressão gênica hipotalâmica de AgRP, NPY, maior de CISH, PRLr e ER. Estes resultados indicam que a gestação seguida de lactação promove alterações permanentes no metabolismo da fêmea e estas alterações parecem estar relacionadas com a ativação central da via STAT5, uma vez que as fêmeas nocaute neuronal deste gene tiveram alterações não observadas entre as fêmeas controles. No E2 foram utilizadas fêmeas de dois diferentes modelos de deleção gênica do receptor de GH (GHR): neuronal (GHR flox/flox/NestinCre) e de células que expressam receptor de leptina (GHRflox/flox/LepRCre). As fêmeas foram acasaladas e, quando identificado o primeiro dia de gestação, foram individualizadas para avaliação. As fêmeas GHR/Nestin grávidas tiveram maior ganho de peso e menor adiposidade no fim da gestação, maior sensibilidade à insulina (ITT), menores concentrações séricas de insulina e leptina, enquanto as concentrações de IGF-1 estavam maiores durante a gestação. A deleção do GHR em células com receptor de leptina implicou em maior consumo de ração, sem alterar ganho de peso, menor adiposidade em todos os períodos avaliados, melhor tolerância à glicose, maior sensibilidade à insulina e menores concentrações séricas deste hormônio, bem como de leptina. Este grupo apresentou maior responsividade à leptina no núcleo ventromedial do hipotálamo durante o final da gestação, enquanto sua ninhada teve taxa de crescimento reduzida. Nossos achados revelaram que a ação central do GH na gestação regula a ingestão de alimentos, a retenção de gordura e a sensibilidade à insulina e à leptina. Assim, o GH age em conjunto com outros hormônios característicos deste período para preparar o organismo materno para as demandas metabólicas da prole.
Title in English
Metabolic adaptation induced by pregnancy and lactation: role of brain STAT5 or growth hormone in the Central Nervous System.
Keywords in English
energetic balance
gestation
hormones
metabolic programming
neuronal signaling
Abstract in English
Gestation and lactation promote many metabolic adaptations in the female organism, involving changes in energy balance regulation and glycemic homeostasis, in order to supply the new energy demand required for the maintenance of the offspring. There are few data about the long-term consequences of adaptations to the maternal organism and the neural and molecular mechanisms involved still need to be elucidated. The first objective (E1) of the present thesis was to determine if the experience of gestation, followed or not followed by lactation, is able to induce permanent metabolic changes in female and to understand the participation of the neural signaling pathway (STAT5) in these adaptations. The second objective (E2) was to investigate the role of Growth Hormone (GH) signaling in the Central Nervous System (CNS) against physiological and metabolic adaptations during gestation. In the E1 female controls and tissue specific deletion of Stat5a/b genes in the nervous system (NestinCre/STAT5flox/flox) were followed for an average time of 25 weeks (between gestation and post-gestational period), these females were distributed into three groups for the two genotypes studied: Virgens (Vir), Pregnancy (Gest) and Pregnancy with Lactation (G+L). Females of the Gest group were heavier than controls and G+L had even higher body weight throughout follow-up when compared to the other groups, a similar pattern was observed in Nestin/STAT5 females, but G+L females were heavier only up to the 10th week after gestation. The females of the experimental groups had heavier periuterine reserve (G+L KO and Gest KO), those of the G+L group had lower ambulatory activity, whereas the Gest KO had lower energy expenditure (VO2). A reduction in the number of histone 3 (H3) acetylated in the ARC and VMH nuclei of the hypothalamus of G+L females was identified when compared to Vir. Such observation suggests that lactation promotes long-term hypothalamic epigenetic changes. Notably, ablation of STAT5 in the brain prevented previously observed metabolic and epigenetic changes in wild-type females with reproductive experience. The KO females of the experimental groups had greater insulin sensitivity, better glucose tolerance, lower food intake in the acute leptin sensitivity test, and lower hypothalamic gene expression of AgRP, NPY, higher CISH, PRLr and ER. These results indicate that gestation followed by lactation promotes permanent alterations in the female's metabolism and these changes seem to be related to the central activation of the STAT5 pathway, since the neuronal knockout females of this gene had alterations not observed among the control females. In E2, females of two different knocout mice model of GH receptor (GHR) gene deletion were used: neuronal (GHRflox/flox /NestinCre) and leptin receptor expressing cells (GHRflox/flox/LepRCre). The females were mated and, when identified the first day of gestation, were individualized for follow up and experiments. Pregnant GHR/Nestin females had higher weight gain and lower adiposity at the end of gestation, higher insulin sensitivity (ITT), lower serum concentrations of insulin and leptin, whereas IGF-1 concentrations were higher during pregnancy. The deletion of GHR in leptin receptor cells resulted in higher food intake, without altering weight gain, lower adiposity in all evaluated periods, better glucose tolerance, higher insulin sensitivity and lower serum concentrations of this hormone, as well as leptin. This group showed greater responsiveness to leptin in the ventromedial nucleus of the hypothalamus during late gestation, while its litter had a reduced growth rate. Our findings revealed that the central action of GH in gestation regulates food intake, fat retention, and insulin and leptin sensitivity. Thus, GH acts in conjunction with other hormones characteristic of this period to prepare the maternal organism for the metabolic demands of the offspring.
 
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Release Date
2022-09-10
Publishing Date
2021-10-13
 
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