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Título: Alterações proteômicas e bioquímicas envolvidas nas respostas febris induzidas por LPS e PGE2 em ratos
Autor(es): Oliveira, Marina Firmino Lima de
Orientador(es): Sousa, Marcelo Valle de
Coorientador(es): Souza, Fabiane Hiratsuka Veiga de
Assunto: Febre
Hipotálamo
Lipopolissacarídeo
Data de publicação: 20-Dez-2018
Referência: OLIVEIRA, Marina Firmino Lima de. Alterações proteômicas e bioquímicas envolvidas nas respostas febris induzidas por LPS e PGE2 em ratos. 2018. xv, 160 f., il. Tese (Doutorado em Patologia Molecular)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Resumo: A febre é uma antiga e bem caracterizada resposta de defesa do hospedeiro, em geral iniciada pela produção de prostaglandina E2 (PGE2) na área pré-óptica do hipotálamo anterior (AH/POA) em resposta a mediadores químicos, produzidos durante processos infecciosos ou inflamatórios. A sinalização desencadeada na AH/POA induz a ativação de mecanismos para produção e conservação de calor como, por exemplo, a termogênese no tecido adiposo marrom (BAT) e nos músculos esqueléticos, por meio de tremores, e vasoconstricção periférica. Na presente tese, investigamos as alterações proteômicas e bioquímicas, bem como as vias de sinalização envolvidas na gênese da resposta febril induzida pelos estímulos lipopolissacarídeo (LPS) e PGE2. Um total de 1.388 proteínas diferencialmente expressas foram identificadas no grupo LPS e 895, no grupo PGE2. De maneira geral, observamos que ambos os estímulos induzem alterações significativas no proteoma hipotalâmico, sendo que estão relacionadas principalmente a vias inflamatórias e metabólicas. Considerando as vias metabólicas, observamos que os ratos expostos aos estímulos pirogênicos apresentaram redução na abundância relativa de várias proteínas inseridas nas vias da glicólise, pentoses-fosfato e ciclo de Krebs, além de promover a redução na abundância de diversas proteínas dos complexos mitocondriais, sendo os complexos I e IV os mais impactados. Tendo em vista que a mitocôndria é a principal fonte de produção de calor na célula, e as significativas alterações na abundância de proteínas dos complexos mitocondriais, investigamos também os efeitos da resposta febril induzida por LPS sobre a função mitocondrial, no hipotálamo (HT) e BAT. No BAT, observamos que a resposta febril induz redução no fluxo de elétrons entre os complexos I e III, sem alterar o potencial de membrana mitocondrial. Acredita-se que esta redução possa contribuir para o maior escape de elétrons e formação de espécies reativas de oxigênio, que, por sua vez, contribuem com o desenvolvimento de febre. Por outro lado, no HT, apesar da redução na abundância de proteínas mitocondriais, não houve comprometimento da atividade dos complexos, nem do potencial de membrana mitocondrial. Por fim, investigamos o efeito da inibição farmacológica das proteínas cinases A e C (PKA e PKC), com a finalidade de compreender como estas proteínas se relacionam com o desenvolvimento da febre. O inibidor de PKC promoveu redução parcial da resposta febril induzida por LPS e PGE2, enquanto que o inibidor de PKA foi capaz de reduzir apenas a febre induzida pelo LPS. Acredita-se que o conhecimento das vias metabólicas envolvidas na resposta febril é importante não somente para melhor compreender os mecanismos pelos quais esta resposta se desenvolve, mas também para avaliar efeitos metabólicos decorrentes dela. A caracterização destas vias pode ainda acelerar o desenvolvimento de agentes terapêuticos mais específicos e com menor incidência de efeitos colaterais.
Abstract: Fever is an ancient host-defense response generally initiated by the production of prostaglandin E2 (PGE2) within preoptic area in the anterior hypothalamus (AH/POA) in response to inflammatory mediators, released during infection or inflammation. The signaling triggered in AH/POA induces the activation of mechanisms for heat production, such as shivering, brown adipose tissue (BAT) thermogenesis and cutaneous vasoconstriction among them. In this thesis, proteomic and biochemical alterations induced by both lipopolysaccharide (LPS) and PGE2 stimuli were investigated as well as the signaling pathways related to the initiation of the febrile response. A total of 1,388 and 895 differentially abundant proteins were found in LPS and PGE2 groups respectively. In general, it was observed that both stimuli induced significant alterations in the hypothalamic proteome, and these alterations are mainly related to inflammatory and metabolic pathways. Considering metabolic pathways, rats exposed to LPS or PGE2 presented lower relative abundance of proteins involved in glycolysis, pentose-phosphate pathway and tricarboxylic acid cycle. Mitochondrial function might also be altered by both stimuli because significant downregulation of several proteins was found, mainly in complexes I and IV. Considering that mitochondria are the main source of heat production in cell, and that significant changes in abundance of mitochondrial proteins occurred, we also investigated the effects of LPS-induced fever on mitochondrial function in hypothalamus (HT) and BAT. Inhibition in electron transport chain complex I-III activity was observed in BAT, without impairment of mitochondrial membrane potential. On the other hand, no changes were detected in the HT neither in mitochondrial complexes activities nor in membrane potential at the time point observed. These findings suggest that fever induced by LPS caused a mild inhibition in BAT mitochondrial function that possibly contribute for reactive oxygen species production and fever generation. Finally, the pharmacological inhibition effect of protein kinases A and C (PKA and PKC) were also investigated, in order to understand how these proteins are related to fever development. PKC inhibitor promoted a partial reduction on febrile response induced by LPS and PGE2, whereas PKA inhibitor was able to reduce only the LPS-induced fever. It is believed that the identification of the metabolic pathways involved in fever response is important not only to better understand the mechanisms for the development of this response, but also to assess the metabolic effects arising from it. The characterization of these pathways may also foster the development of more specific therapeutic agents, with less incidence of side effects.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2018.
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Agência financiadora: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF).
Aparece nas coleções:FMD - Doutorado em Patologia Molecular (Teses)

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