Envolvimento dos neurônios KNDy na dissipação de calor causada pela deficiência de esteroides sexuais em ratos machos e fêmeas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Os hot flashes consistem em uma desordem na termorregulação, caracterizados pela vasodilatação periférica e aumento da dissipação de calor, causada pela redução dos níveis de estradiol (E2) na pós-menopausa. Evidências anteriores sugerem que os neurônios do núcleo arqueado do hipotálamo (ARC), que co-expressam kisspeptina, neurocinina B (NKB) e dinorfina (KNDy), facilitam a vasodilatação cutânea na ausência de (E2), sugerindo um envolvimento na gênese dos hot flashes em mulheres e modelos animais. Porém, os mecanismos fisiológicos envolvidos ainda são pouco conhecidos. Portanto, neste trabalho, avaliamos a dissipação de calor em modelo de ratos gonadectomizados e comparamos a participação dos neurônios KNDy na resposta de machos e fêmeas. No experimento 1, utilizamos ratos Wistar, os quais foram habituados ao contensor durante 4 semanas; posteriormente, os animais passaram por cirurgia de implantação de dataloggers intraperitoneais. As fêmeas foram divididas em: gônada Intacta (Intact), ovariectomizadas tratadas com óleo (OVX) e OVX tratadas com E2 (OVX+E2). Os machos foram divididos em: gônada Intacta (Intact), orquiectomizados tratados com óleo (ORX), ORX tratados com testosterona (T; ORX+T) e ORX tratados com dihidrotestosterona (DHT; ORX+DHT). O experimento 1 foi realizado após 15 dias de gonadectomia, no qual foram aferidas a temperatura da pele da cauda (TST), temperatura abdominal (Tabd) e o consumo de oxigênio (VO2). Os animais foram eutanasiados por perfusão, os cérebros foram processados para imunohistoquímica e imunofluorescência de NKB no ARC e o sangue utilizado para dosagem da concentração de LH por ELISA. O experimento 2 teve protocolo experimental semelhante ao realizado no primeiro, no entanto, os animais foram eutanasiados por decapitação, tiveram os cérebros retirados e ARC foi dissecado por meio da técnica de punch para análise do RNAm de NKB por RT-PCR em tempo real. Encontramos que, a ovariectomia aumentou a TST e o índice de perda de calor (HLI), e estes efeitos foram completamente prevenidos pelo tratamento com E2 nas fêmeas. Concomitantemente, a ovariectomia aumentou o número e diâmetro de neurônios NKB-ir no ARC, e estes parâmetros foram positivamente correlacionados com o aumento da TST. Nos machos, a orquiectomia também aumentou a TST e o HLI, e estes efeitos os foram igualmente prevenidos pelos tratamentos com T e DHT. Entretanto, a orquiectomia não aumentou o número de neurônios NKB-ir no ARC dos ratos ORX em relação aos intactos (Intact), enquanto o tratamento com andrógenos reduziu a expressão de NKB nos ratos ORX+T e ORX+DHT em comparação aos grupos Intact e ORX. Não houve correlação significativa entre número de neurônios NKB-ir no ARC e a TST nos machos. Utilizamos então microscopia
confocal para avaliar alterações no tamanho dos neurônios KNDy, esta análise demonstrou similar aumento no diâmetro dos neurônios NKB-ir após a gonadectomia tanto em fêmeas quanto em machos, efeito este prevenido pelos respectivos tratamentos com esteroides sexuais. A análise da expressão do gênica também mostrou resultados similares entre fêmeas e machos. Não observamos efeito da gonadectomia na expressão de Nkb, enquanto os esteroides gonadais suprimiram a expressão deste peptídeo no ARC de fêmeas e machos. Portanto, em fêmeas, o aumento da perda de calor devido a falência de E2 está associado ao aumento do número e tamanho dos neurônios KNDy. Em machos, por sua vez, o aumento da dissipação de calor após a castração associa-se unicamente ao maior tamanho dos neurônios KNDy induzido pela ausência de andrógenos. Em conjunto, nossos dados demonstram que o mecanismo neuroendócrino que desencadeia o fenômeno de hot flashes depende da ativação dos neurônios KNDy em ambos os sexos, sendo a hipertrofia destes neurônios o índice mais fidedigno de seu aumento de função em condições de deficiência de esteroides sexuais.
Abstract
Hot flashes consist of a disorder in thermoregulation, characterized by peripheral
vasodilation and increased heat dissipation, caused by reduced levels of estradiol (E2) in the
postmenopausal period. Previous evidence suggests that neurons in the arcuate nucleus of the
hypothalamus (ARC), which co-express kisspeptin, neurokinin B (NKB) and dynorphin
(KNDy), facilitate cutaneous vasodilation in the absence of (E2), suggesting an involvement in
the genesis of hot flashes on women and animal models. However, the physiological
mechanisms involved remain poorly understood, therefore, in this work, we evaluated the heat
dissipation in a model of gonadectomized rats and compared the participation of KNDy neurons
in the response of males and females. In experiment 1, we used Wistar rats, which were
habituated to the container for 4 weeks; subsequently, the animals underwent surgery to implant
intraperitoneal dataloggers. Females were divided Intact: intact gonad (Intact), ovariectomized
females treated with oil (OVX) and OVX treated with E2 (OVX+ E2). Males were divided
Intact: intact gonad (Intact), orchidectomized treated with oil (ORX), ORX treated with
testosterone (T; ORX+T) and ORX treated with dihydrotestosterone (DHT; ORX+DHT).
Experiment 1 was performed after 15 days of gonadectomy, in which the skin temperature of
the tail (TST), abdominal temperature (Tabd) and oxygen consumption (VO2) were measured.
The animals were euthanized by perfusion, the brains were processed for
immunohistochemistry and NKB immunofluorescence in the ARC and the blood used to
measure the LH concentration by ELISA. Experiment 2 had an experimental protocol similar
to that carried out in the first, however, the animals were euthanized by decapitation, had their
brains removed and ARC was dissected using the punch technique for analysis of NKB mRNA
by RT-PCR in real time. We found that ovariectomy increased TST and heat loss index (HLI),
and these effects were completely prevented by E2 treatment in females. Concomitantly,
ovariectomy increased the number and diameter of NKB-ir neurons in the ARC, and these
parameters were positively correlated with increased TST. In males, orchiectomy also increased
TST and HLI, and these effects were similarly prevented by treatments with T and DHT.
However, orchiectomy did not increase the number of NKB-ir neurons in the ARC of ORX rats
relative to Intact, whereas androgen treatment reduced NKB expression in ORX+T and
ORX+DHT rats compared to Intact and ORX groups. There was no significant correlation
between the number of NKB-ir neurons in the ARC and TST in males. We then used confocal
microscopy to assess changes in the size of KNDy neurons, this analysis demonstrated a similar
increase in the diameter of NKB-ir neurons after gonadectomy in both females and males, an
effect prevented by the respective treatments with sex steroids. Gene expression analysis also
showed similar results between females and males. We did not observe any effect of
gonadectomy on Nkb expression, while gonadal steroids suppressed the expression of this
peptide in the ARC of females and males. Therefore, in females, increased heat loss due to E2
failure is associated with increased number and size of KNDy neurons. In males, in turn, the
increase in heat dissipation after castration is solely associated with the larger size of KNDy
neurons induced by the absence of androgens. Taken together, our data demonstrate that the
neuroendocrine mechanism that triggers the hot flash phenomenon depends on the activation
of KNDy neurons in both sexes, with the hypertrophy of these neurons being the most reliable
index of their increased function in conditions of sex steroid deficiency.
Assunto
Fisiologia, Castração, Neurocinina B, Androgênios, Etrogênios, Temperatura Corporal
Palavras-chave
gonadectomia, temperatura, neurocinina, andrógenos, estrógenos