Effects of physical exercise on leptina signaling in the hypothalamus of rats : the role of neuronal S1PR1

Orientador: Eduardo Rochete RopelleDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências AplicadasResumo: A ingestão alimentar e o gasto energético são minuciosamente regulados por neurônios específicos localizados no hipotálamo. Durante as duas últimas décadas, a localização dos receptores da leptina em núcleos hipotalâmicos, bem como a descrição da via de transmissão intracelular disparado por este hormônio em neurônios hipotalâmicos, foi determinante para o entendimento do controle da ingestão alimentar e do gasto energético. Cada vez mais os distúrbios alimentares associados a doenças como obesidade são relacionados à disfunções na transmissão do sinal da leptina no hipotálamo. O processo inflamatório subclínica frequentemente observado em modelos experimentais de obesidade estão diretamente associados à distintos mecanismos de resistência à leptina no hipotálamo e resultam em aumento da ingestão alimentar e ganho de peso corporal. Por outro lado, estudos demonstram que o exercício físico é capaz de aumentar a sensibilidade da leptina no hipotálamo de animas obesos através de citocinas anti-imflamatórias, contudo, esses mecanismos permanecem apenas parcialmente conhecidos. Recentemente, a proteína S1PR1 (sphingosine-1-phosphate receptor-1) foi descrita como uma molécula com alta capacidade de exercer potentes efeitos sinérgicos sobre a via de sinalização da leptina, sustentando a ativação da via Jak2/STAT3 em algumas linhagens celulares. Assim, o presente estudo tem por objetivo investigar o os efeitos do exercício físico sobre a atividade da SIPR1 e a sensibilidade à leptina em hipotálamo de roedores obesos. Acreditamos que a realização do presente estudo contribuirá para caracterizar a participação da S1PR1 na sinalização da leptina no hipotálamo, bem como determinar os efeitos do exercício físico sobre a atividade da S1PR1 neuronalAbstract: The food intake and energy expenditure are closely regulated by specific neurons in the hypothalamus. During the last two decades, the location of the leptin receptor in hypothalamic nuclei as well as the description of the route of transmission Intracellular triggered by this hormone in hypothalamic neurons, were crucial to the understanding of the control of food intake and energy expenditure.Increasingly, eating disorders, diseases associated with obesity are related to signal transmission malfunction of leptin in the hypothalamus. The subclinical inflammatory process frequently observed in experimental models of obesity are directly associated with distinct mechanisms of leptin resistance in the hypothalamus and result in increased food intake and body weight gain. Furthermore, studies have shown that physical exercise can increase the sensitivity of leptin in the hypothalamus of obese animals, through of antiinflammatory cytokines, however, these mechanisms remain only partially understood. Recently, the protein S1PR1 (sphingosine-1-phosphate receptor-1) was described as a molecule with high ability to exert potent synergistic effects on the signaling pathway of leptin, supporting the activation of Jak2/STAT3 in some cell lines. Thus, this project aims to investigate the effects of exercise on the activity of SIPR1 and leptin sensitivity in hypothalamus of obese rodents. We believe that the completion of this project will contribute to characterize the involvement of S1PR1 in leptin signaling in the hypothalamus, and to determine the effects of exercise on the activity of neuronal S1PR1MestradoMetabolismo e Biologia MolecularMestre em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolism

The effects of physical exercise about the glucose sensing in the hypothalamus of rats : the role of HIF2 alpha

Orientador: Eduardo Rochete RopelleTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências AplicadasResumo: Em mamíferos, a ingestão alimentar e o gasto energético são fortemente regulados por neurônios específicos localizados no hipotálamo. O hipotálamo realiza esse controle através de sinais hormonais e nutricionais advindos da periferia. Um dos principais sinais nutricionais relacionados ao controle da ingestão alimentar é a glicose. Estudos apontam que a perda seletiva de sensibilidade à glicose em neurônios hipotalâmicos está relacionada à hiperfagia e obesidade. Recentemente foi desvendado o papel da proteína HIF2'alfa' como um importante regulador da sensibilidade à glicose em neurônios hipotalâmicos. A perda de função de HIF2'alfa' reduz a capacidade de os neurônios detectarem a presença de glicose, resultando em aumento da ingestão alimentar e peso corporal em camundongos. Nesse contexto, o controle da expressão de HIF2'alfa' nos neurônios pode ser considerado uma estratégia determinante para a manutenção do fenótipo magro. Estudos sugerem que o lactato, subproduto da via glicolítica, pode ser um modulador das HIFs. Paralelamente, evidências mostraram que o exercício físico, considerado um dos maiores contribuintes para o controle do peso corporal e gasto energético, é um potente indutor na produção de lactato. Desse modo, os objetivos deste estudo foram investigar os efeitos do exercício físico sobre a sensibilidade à glicose no hipotálamo de ratos e avaliar a expressão da proteína HIF2'alfa' no hipotálamo. Inicialmente, ratos Wistar foram submetidos ao consumo de dieta com baixo teor calórico (Chow) e/ou dieta rica em gordura (HFD) durante 12 semanas. Posteriormente, utilizamos o exercício físico agudo de natação para induzir a lactacidemia, em seguida, foi feito um tratamento agudo intracerebroventricular (ICV) de glicose ou lactato no hipotálamo. Nossos resultados mostraram que o consumo de dieta HFD causou obesidade e perda de sensibilidade à glicose no hipotálamo em ratos quando comparado ao grupo controle. O exercício físico agudo melhorou a glicemia de jejum e o consumo alimentar de ratos obesos, acompanhado da melhora da sensibilidade à glicose. Também encontramos aumento de HIF2'alfa' no hipotálamo de ratos magros e obesos, bem como nos níveis séricos e centrais de lactato pós-exercício em ratos obesos. Finalmente, a infusão aguda ICV de lactato aumentou o conteúdo proteico de HIF2'alfa' e reduziu o consumo alimentar em ratos magros e obesos. Tomados em conjunto, nossos resultados sugerem que a expressão de HIF2'alfa' hipotalâmica foi mediada, em parte, pelo lactato e que o exercício físico pode ser um alvo terapêutico não farmacológico para indução da lactacidemia, aumento da expressão da HIF2'alfa' e aumento da sensibilidade à glicose no hipotálamoAbstract: In mammals, food intake and energy expenditure are regulated by specific neurons located in the hypothalamus. The hypothalamus controls food intake and energy expenditure through hormonal and nutritional signals coming from the periphery. One of the major nutrients related to the control of food intake is glucose. Studies have shown that the selective loss of sensitivity glucose in hypothalamic neurons is related to overeating and obesity. Recently, Hypoxia Inducible Factor-2 (HIF2'alpha' protein) has emerged as an important regulator in the maintenance of glucose sensitivity and hypothalamic neurons. The loss of function of this molecule reduces the ability of neurons to detect the presence of glucose, resulting in increased food intake and body weight in mice. In this context, the maintenance of neuronal HIF2'alpha' functions can be considered a key strategy for maintaining lean phenotype. At the same time, the exercise is considered a major contributor to the control of body weight and energy expenditure. However, the effects of exercise on glucose sensitivity in the central nervous system (CNS) remain unexploited. Thus, the aim of this study is to investigate the effect of exercise on glucose sensitivity in the hypothalamus of rats and evaluate the expression of neuronal HIF2 'alpha'protein and the effect of lactate treatment about the neuronal HIF2'alpha' protein expression. First, Wistar rats were randomly separated into two groups: One group consumed standard chow diet (Chow), while the other group consumed high-fat diet for twelve weeks. Next, using the acute swimming protocol exercise for induction of lactatemia and after we did a treatment intracerebroventriculary (ICV) of glucose or lactate into the hypothalamus. Here, we showed that HFD consume caused obesity and loss neuronal glucose sensing when compared at control group. Acute physical exercises improved fasting glucose and food consumption and ameliorate the neuronal glucose sensing in obese rats. The HIF2'alpha' in the hypothalamus was raised and also serum and central lactate post-exercise in obese rats. Finally, the injection ICV of lactate increased content protein of HIF2'alpha' in the hypothalamus and reduced food intake in lean and obese rats. Taken together, our results suggest, at least in parts, that the HIF2'alpha' in the hypothalamus is mediate by lactate and the physical exercise can be a therapeutic target stimulating the lactatemia. In conclusion, hypothalamic HIF2'alpha' can be a target against obesity by improvement of neuronal glucose sensingDoutoradoMetabolismo e Biologia MolecularDoutor em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo2013/20052-5FAPES