Investigação da ritmicidade circadiana e dos efeitos da privação de sono paradoxal na resposta dos sistemas MCHérgico e Orexinérgico
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Data
2019-04-25
Autores
Martins, Ana Luiza Dias Abdo Agamme [UNIFESP]
Orientadores
D'Almeida, Vania [UNIFESP]
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
Introduction: Melanin concentrating hormone (MCH) and Orexin are neuropeptides synthesized in distinct groups of neurons of the lateral hypothalamic area that act in a reciprocal way in the regulation of sleep/wake states. MCH induces sleep, mainly paradoxical sleep while orexin induces sleep to wake transitions. Both groups of neurons send difuse projections through the central nervous system (CNS) and their receptors mRNA are distributed in the same cerebral areas, including frontal cortex and hippocampus. These neurons receive projections from the Suprachiasmatic Nucleus (SCN), the main circadian oscillator in mammals. Circadian rhythms in the SCN are generated by a transcription/translation feedback loop involving negative and positive components. Objective: To verify if MCHergic and orexinergic systems presents circadian rhythmicity and if this possible variation is altered by sleep deprivation. Methods: 96 male Wistar rats were distributed into two groups: control condition (CTL; normal sleep) and sleep deprivation for 96 h (SD) in six different moments of the day (ZTs: 0, 4, 8, 12, 16 and 20). We analyzed cerebrospinal fluid (CSF) MCH and orexin levels, expression of Pmch and Hcrt gene in the hypothalamus, and the expression of Mchr1 and Hcrtr1 gene in the frontal cortex and hippocampus and Hcrtr2 in the hippocampus. We also verified the expression of clock genes (Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 and Cry2) in the same experimental conditions to test whether SD modifies diurnal variation of clock genes expression in the hypothalamus. Results: MCH and orexin do not present diurnal variation in the CSF of CTL animals. In the SD group, we verified higher levels of MCH in the beginning of the dark phase. Pmch and Hcrt gene expression do not present diurnal variation in the hypothalamus in both CTL and PS groups. In the frontal cortex, we verified diurnal variation in the expression of Mchr1 and Hcrtr1 only in CTL animals. Concerning clock genes expression, only Per2 and Cry1 presented diurnal variation in their expression in the hypothalamus of CTL rats with a peak of expression in the beginning of the dark phase. This variation was not present in the group. Conclusions: There is diurnal variation in the expression of MCHergic and orexinergic systems and this variation is affected by sleep deprivation. Molecular changes induced by sleep deprivation also affected diurnal variation of clock genes expression. These alterations must be considered when sleep deprivation is used in experimental designs and sleep deprivation consequences were considered.
Introdução: O hormônio concentrador de melanina (MCH) e a orexina são neuropeptídeos produzidos em grupos distintos de neurônios da área hipotalâmica lateral que atuam de maneira recíproca na regulação dos estados de sono e vigília. Enquanto o MCH induz o sono, especialmente sono paradoxal, a orexina induz a transição do sono para a vigília. Ambos os grupos de neurônios enviam projeções difusas ao longo do sistema nervoso central e o RNA mensageiro de seus receptores é encontrado nas mesmas áreas cerebrais, incluindo córtex frontal e hipocampo. Esses neurônios recebem projeções oriundas do núcleo supraquiasmático (NSQ), o principal oscilador em mamíferos. Ritmos circadianos são gerados no NSQ por meio de uma alça regulatória transcricional que envolve componentes positivos e negativos. Objetivo: Verificar se os sistemas MCHérgico e orexinérgico apresentam ritmicidade circadiana e se a privação de sono paradoxal afeta esse possível ritmo. Métodos: Foram utilizados 96 ratos Wistar machos distribuídos em 2 grupos: controle (CT – sono e vigília à vontade) e privação de sono paradoxal por 96 h (PS) iniciada em seis momentos do dia [Zeitgeber time (ZTs): 0, 4, 8, 12, 16 e 20]. Analisamos as concentrações de MCH e orexina no líquido cefalorraquidiano, a expressão de Pmch e Hcrt no hipotálamo e a expressão de Mchr1 eHcrtr1 no córtex frontal e hipocampo e Hcrtr2 no hipocampo. Nós também verificamos a expressão de genes associados ao relógio biológico (Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 e Cry2) nas mesmas condições experimentais para testar se a PS altera a variação diária da expressão desses genes no hipotálamo. Resultados: As concentrações de MCH e orexina não apresentaram variação diária no LCR de animais CT. Nos animais PS, verificamos maiores níveis de MCH no início da fase de escuro. A expressão de Pmch e Hcrt não apresentou variação diária no hipotálamo tanto no CT quanto no PS. No córtex frontal, verificamos variação diária na expressão de Mchr1 e Hcrtr1 apenas em animais CT. Em relação aos genes relógio, apenas Per2 e Cry1 apresentaram variação diária na expressão gênica no hipotálamo de ratos CT, sendo o pico dessa expressão no início da fase de escuro. Essa variação não foi verificada em animais PS. Conclusões: Há variação diária na expressão gênica dos sistemas MCHérgico e orexinérgico, a qual é afetada pela privação de sono paradoxal. Alterações moleculares induzidas pela privação de sono paradoxal impactam também a variação diária dos genes relógio. Portanto, estas alterações devem ser consideradas quando a privação de sono é utilizada em desenhos experimentais, bem como quando os efeitos da privação de sono são observados.
Introdução: O hormônio concentrador de melanina (MCH) e a orexina são neuropeptídeos produzidos em grupos distintos de neurônios da área hipotalâmica lateral que atuam de maneira recíproca na regulação dos estados de sono e vigília. Enquanto o MCH induz o sono, especialmente sono paradoxal, a orexina induz a transição do sono para a vigília. Ambos os grupos de neurônios enviam projeções difusas ao longo do sistema nervoso central e o RNA mensageiro de seus receptores é encontrado nas mesmas áreas cerebrais, incluindo córtex frontal e hipocampo. Esses neurônios recebem projeções oriundas do núcleo supraquiasmático (NSQ), o principal oscilador em mamíferos. Ritmos circadianos são gerados no NSQ por meio de uma alça regulatória transcricional que envolve componentes positivos e negativos. Objetivo: Verificar se os sistemas MCHérgico e orexinérgico apresentam ritmicidade circadiana e se a privação de sono paradoxal afeta esse possível ritmo. Métodos: Foram utilizados 96 ratos Wistar machos distribuídos em 2 grupos: controle (CT – sono e vigília à vontade) e privação de sono paradoxal por 96 h (PS) iniciada em seis momentos do dia [Zeitgeber time (ZTs): 0, 4, 8, 12, 16 e 20]. Analisamos as concentrações de MCH e orexina no líquido cefalorraquidiano, a expressão de Pmch e Hcrt no hipotálamo e a expressão de Mchr1 eHcrtr1 no córtex frontal e hipocampo e Hcrtr2 no hipocampo. Nós também verificamos a expressão de genes associados ao relógio biológico (Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 e Cry2) nas mesmas condições experimentais para testar se a PS altera a variação diária da expressão desses genes no hipotálamo. Resultados: As concentrações de MCH e orexina não apresentaram variação diária no LCR de animais CT. Nos animais PS, verificamos maiores níveis de MCH no início da fase de escuro. A expressão de Pmch e Hcrt não apresentou variação diária no hipotálamo tanto no CT quanto no PS. No córtex frontal, verificamos variação diária na expressão de Mchr1 e Hcrtr1 apenas em animais CT. Em relação aos genes relógio, apenas Per2 e Cry1 apresentaram variação diária na expressão gênica no hipotálamo de ratos CT, sendo o pico dessa expressão no início da fase de escuro. Essa variação não foi verificada em animais PS. Conclusões: Há variação diária na expressão gênica dos sistemas MCHérgico e orexinérgico, a qual é afetada pela privação de sono paradoxal. Alterações moleculares induzidas pela privação de sono paradoxal impactam também a variação diária dos genes relógio. Portanto, estas alterações devem ser consideradas quando a privação de sono é utilizada em desenhos experimentais, bem como quando os efeitos da privação de sono são observados.
Descrição
Citação
MARTINS, Ana Luiza Dias Abdo Agamme. Investigação da ritmicidade circadiana e dos efeitos da privação de sono paradoxal na resposta dos sistemas MCHérgico e Orexinérgico. 2019. 72 f. Tese (Doutorado em Psicobiologia) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo.