Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/IGF-I/
IGFBP em Bagre de canal Ictalurus punctatus
Brian C. Peterson ∗, Brian C. Small. 2005
Departamento de agricultura dos Estados Unidos.
Catfish Genetics Research Unit.
Stoneville, Meade County, South Dakota.
Luz Natalia Franco Montoya
Doutoranda em Zootecnia
UNESP – Jaboticabal .
Otubro de 2012
INTRODUÇÃO
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
Introdução
Aspectos giráis do GH
Growth hormone (GH)
é um hormônio
pluripotencial produzido na glándula pituitaria
em teleosteos como me outros vertebrados.
O GH atua por união a receptor especifico transmembrana os GHR que se encontram nos
tecidos alvos.
Introdução
Aspectos giráis do GH
Em peixes o GH atua na maioria de processos
fisiológicos do corpo.
Funções
•Balance iônico e osmótico
•Metabolismo de lipídeos, proteínas e carboidratos
•Crescimento esquelético e de tecidos moles
•Reproduction
•Função imune
Aspectos comportamentais como:
•Apetite
•Procura de alimento
•Agressão
•Evitar o predador
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
Importante eixo no processo de crescimento de mamíferos,
aves e peixes
Figado: Função endócrina
(origem principal)
Produção de IGF-I
Tecidos extra-hepáticos:
Funções autócrina/parácrina
em tecidos perifericos.
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
Principalmente por:
Regulação de IGF-I
•Secreção de hipofisiaria de GH
•Proteínas de ligação especifica
a IGF, conhecidas como IGHBPs
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
•Prolongação da vida meia dos
IGF
Funções das IGFBPs
•Coordenação e transporte dos
IGF no sangue e nos capilares dos
tecidos alvo.
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
Tipos de IGFBPs
Mamíferos
IGFBPs 1
IGFBPs 2
IGFBPs 3
IGFBPs 4
IGFBPs 5
IGFBPs 6
•Nos mamíferos a mais abundante
em soro é a tipo 3
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
•Se ligam aos IFG
Mecanismos de ação
das IGFBPs
•Alta afinidade e especificidade
•Algumas tem seus próprias
atividade biológicas intrínsecas.
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
Conformação do
complexo ternário
•Este
complexo
esta
formado pela união de:
•IGF
•IGFBPs
•Glucoproteina
kDa
85
chamada
subunidade
ácido-lábil (ALS)
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
•Prolonga a vida media do IGF-I
Complexo ternário
Função
•Livre: 10min
•Unida: 18hrs
•A fim de estabilizar e manter o
nível no plasma
Introdução
Eixo Hipotálamo (H)/
Hormônio de crescimento (GH)/ Fator de
Crescimento similar à insulina (IGF-I)
•Tem sido achadas 3 a 4 de 20 a
50 Kda de peso molecular
IGFPBs em Teleosteos
•Função similar á descrita em
mamíferos
Introdução
Ação dos glicocorticoides no Eixo H/
GH/ IGF-I /IGFPB
•Níveis suprafisiológicos de glicocorticoides têm mostrado
efeitos inibitórios no crescimento em mamíferos.
•Redução do gene IGF-I
Mecanismos
•Bloqueando a produção de GH
•Redução da síntese de receptores de
GH
Introdução
Ação dos glicocorticoides no Eixo H/
GH/ IGF-I /IGFPB, em teleosteos.
•Níveis suprafisiológicos de glicocorticoides têm mostrado
efeitos inibitórios no crescimento em peixes teleósteos.
•Redução no crescimento somático em peixes tratados
com cortisol foi achado em estudos com:
Introdução
Ação dos glicocorticoides no Eixo H/
GH/ IGF-I /IGFPB, em teleosteos.
Aumento das IGFBPs de baixo peso molecular
Redução de IGF-I no plasma
IGF-I mRNA no fígado foi observado
Mecanismos horas após administração de cortisol.
só 24 e 48
Estudos
em Não alterou níveis de GH. Este estudo sugere que o
Tilápia tratada cortisol reduz a sensibilidade dos IGF ao GH.
com cortisol
Kajimura et al 2003
Como em mamíferos estes são mecanismos pelos
que o cortisol pode inibir o crescimento
titulo
Objetivos
Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/ IGF-I /
IGFBP em Bagre de canal Ictalurus punctatus
O presente estudo busca compreender melhor os efeitos
dos glicocorticoides no eixo GH/IGF-I/IGFBP.
Serão examinados os efeitos em vivo do cortisol exógeno
a longo prazo em Bagre de canal.
Serão medidos os níveis plasmáticos de IGF-I, IGFBPs, e
níveis de IGF-I mRNA no fígado e GH na pituitária.
MATERIAL
E MÉTODOS
Material e métodos
Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/ IGF-I /
IGFBP em bagre do canal
Catfish used in this study were from the National Warmwater Aquaculture Center.
Caraterísticas experimentais primer estudo
Peso
Peixes
L/Aquário
Densidade
Adaptação
T /água
Sistema
Fotoperíodo
pH
O2 mg/L
30.6±3.0 g
76L água
7 peixes
por
aquário
2 semanas
26.0 ◦C
Fluxo
continuo
14 hr Luz
10 hr escuro
∼8.5
>5.0
mg/l
Material e métodos
Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/ IGF-I /
IGFBP em bagre do canal
Tratamentos primeiro estudo
Grupo
N
Descrição
Duração
Dose
Grupo I
15
Alto nível de cortisol
na dieta
4 semanas
* +400mg/kg/dia
Grupo II
15
Baixo nível de cortisol
na dieta
4 semanas
* +200mg/kg/dia
Controle
15
Sem cortisol na dieta
4 semanas
*=Alimento comercial (36% crude protein)
Material e métodos
Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/ IGF-I /
IGFBP em bagre do canal
Caraterísticas experimentais segundo estudo: medição
de nives de Cortisol em sangue
Peso
Peixes
L/Aquário
Densidade
Adaptação
T /água
Sistema
Fotoperíodo
pH
O2 mg/L
112.4 g
6 aquários
com
76L água
9 peixes
por
aquário
2 semanas
26.0 ◦C
Fluxo
continuo
14 hr Luz
10 hr escuro
∼8.5
>5.0
mg/l
Material e métodos
Efeitos do cortisol exógeno sobre o eixo GH/ IGF-I /
IGFBP em bagre do canal
Tratamentos segundo estudo: : medição de nives de
Cortisol em sangue
Grupo
N
Descrição
Duração
Dose
Grupo I
12
Alto nível de cortisol
na dieta
24 hrs
* +400mg/kg/dia
Grupo II
12
Baixo nível de cortisol
na dieta
24 hrs
* +200mg/kg/dia
Controle
12
Sem cortisol na dieta
24 hrs
*=Alimento comercial (36% crude protein)
Os peixes foram pegos pra coleta de sangue a 0, 0.5, 2, 4, 7, 10, 15,
20, e 24 h, após os tratamentos. Para medição do nível de cortisol.
Material e métodos
Coleta de dados biométricos e amostras
Animais anestesiados com metomidate hydrochloride
0,6mg/L.
Dados biometricos: peso g. compromento mm.
Apos coleta de amostras eutanasia com 200 mg/l
solution of tricaine methanesulphonate.
Dissection
Material e métodos
Coleta de amostras e analises feitos
Amostra
Descrição da coleta
Plasma
sanguíneo
Vasculatura caudal, siringas com heparina
Pituitaria e
Figado
Dissection
Analise
Cortisol, IGF-I, usando Kits comerciais
IGFBPs, Usando Western Ligand Blotting
Isolamento de RNA
Medição de GH and IGF-I mRNA
Real-time PCR , para a expressão génica
de IGF-I, GH.
Material e métodos
Modelo experimental e Analises estatísticas
O modelo experimal incluiu, efeitos do tratamento em:
Estudo I:
Peso e ingestão de alimento,
Eficiencia alimentaria
Expressão gênica nos tecidos de GH, IGF, e IGFBP
Níveis plasmáticos de IGF-I
Estudo II: incluiu efeitos no tempo
Todos os dados obtidos no presente estudo foram submetidos a
analise de varianza ANOVA.
Diferencias significativas quando (P < 0.05)
Cada aquário serveu como unidade experimental
para cada variavel medida.
resultados
resultados
Expressão gênica de IGF-I e GH
resultados
Ganho de peso, Ingestão de alimento, Rata de conversão
alimentar, Concentração plasmática de IGF-I e GH
Final weights of the Control, High, and Low fish were 78.7, 35.3, and 39.9 g,
respectively (P < 0.05).
resultados
Levels of a 20-kDa insulin-like growth factor binding
protein in Control-, Low-, and High-treated catfish.
resultados
Liver IGF-I mRNA expression in Control-, Low-, and
High-treated catfish.
resultados
Pituitary GH mRNA expression in Control-, Low-, and
High-treated catfish
resultados
Plasma cortisol levels in Control-, Low-, and Hightreated catfish
Discussão
Discussão
O presente estudo ...
Mostra que administração de cortisol gera uma inibição significante
no crescimento somático em Bagre de canal.
Peso final foi reduzido em aprox. 50% nos peixes tratados.
Em contraste com outros estudos com peixes que mostraram
diminuição na taxa de crescimento quando tratados como cortisol.
Barton B.A., et al 1987
Bernier NJ, et al 2004
Discussão
A administração de cortisol exógeno no alimento inibe a ingestão de
comida em aprox. 30% sem diferencia significativa na eficiência
alimentar.
Os efeitos do cortisol na ingestão de alimento são ambíguos.
Por exemplo:
Davis et al, 2004.
Sem efeitos no
Consumo de alimento
Gregory and Wood , 1999
Cortisol implante
reduz o consumo individual
Bernier NJ, et al 2004
Aumento do consumo
com low-cortisol diet e
vrs.
Discussão
A hipótese deste estudo foi, sim a alteração no eixo GH/IGF-I/IGFBP,
poderia ser um dos mecanismos por médio do que o cortisol inibe o
crescimento.
Resultado de esta pesquisa se mostrou claramente a relação entre o
cortisol e o incremento da 20 kDa IGFBPs.
Este resultado coincidiu com estudos prévios do mesmo grupo de
pesquisa onde o incremento de cortisol gerou também aumento nos
níveis plasmáticos de 20-kDa IGFBP em Catfish.
Peterson BC, et al 2004
Discussão
Kelley et al. 2001, compara 3 estados catabólicos em peixes:
•Jejum
•Untreated insulin-dependent diabetes mellitus
•Estresse
•Em todas as situações o nível de cortisol aumento e incrementaram
uma e/ou duas IGFBPs (24 and 30 kDa), dependeu da espécie.
Teleosts fishes
Kelley et al, 2001
Discussão
Este estudo mostra como outros estudos em outros peixes, a relação
do cortisol com 20 kDa IGFBP,
Outras proteinas não mostraram diferencia com os tratamentos
estabelecidos no presente estudo. (30 e 45 kDa) foram observadas
sem alteração.
Estudo com tilápia mostrou a relação entre o cortisol com quatro
proteínas de ligação de baixo peso molecular IGFBPs (24, 28, 30, and
32 kDa).
Kajimura et al, 2003
Discussão
Das três IGFBPs observadas neste estudo, 35 e 45 kDa IGFBPs foram as
mas abundantes no plasma de todos os peixes.
O cortisol não afeto os níveis destas proteínas no plasma.
Baseados no peso molecular a 45 kDa IGFBP dos peixes pode
correspondes a IGFBP 3 dos mamíferos.
Níveis de IGFBP-3 e mRNA nos mamíferos reduz por glucocorticoides.
Delany AM, et al 2001
Rodgers BD, et al 1995
Cheng RS, et al, 2002
Kelley KM, et al, 2002
Discussão
Em tilapia 40 e 42 kDa IGFBPs, diminuiram com tto de cortisol.
Small BC. Et al, 2004.
Anteriores estudos não mostraram alterrações no nível de 45kDa
IGFBP, em Bagre de canal, em anabolic (GH tto) or catabolic (jejum)
condições.
Peterson BC, et al 2004.
It is not apparent why we did not detect a decrease in the 45 kDa
IGFBP in cortisol-treated catfish fish, similar to that observed in tilapia
Discussão
O presente estudo mostra, um increment só em 20KDa IGFBP em
condições catabólicas em Bagre de canal.
Peterson BC, et al 2004.
Peterson BC, et al 2005.
O papel das proteinas de ligação (IGFBPs) de baixo peso molecular,
ainda não é claro, mas podem server para diminuir prossesos
anabolicos de alto consumo de energia durante circunstacias
catabolicas com o jejum.
Kelley KM, et al 2002
Lee PDK, et al 1997
Discussão
Baseados na comparação do peso molecular tem sido proposto que
≤31-kDaIGFBPs em peixes podem ser a contraparte de IGFBP-1 or -2.
nos mamíferos.
Nos mamíferos adultos níveis de IGF-I e IGFBPs são afetados em
condiçõies catabolicas ou condições estressantes como o jejum.
Lee PDK, et al 1997
Thissen JP, et al 1994
IGFBP-1 demonstrou inibir a ação do IGF em numerosas in vitro e in
vivo em estudos com animais.
Lee PDK, et al 1997
Além disso, o gene da IGFBP-1 possui elementos de resposta a
glicocorticóide, e os esteróides podem, potencialmente aumentar os
níveis de IGFBP-1
Lee PDK, et al 1997
Discussão
Os mecanismos através dos quais a IGFBP-1 ou -2 inibem a ação de
IGF-I não são claras, mas podem incluir sequestro de IGF-I no meio
extracelular por afinidade de alta ligação a IGF e restringir funções
anabolizantes costosas durante momentos de estresse ou
deficiências nutricionais
Collett-Solberg PF, & Cohen P. 2000
KelleyKM, et al 2001
Discussão
No presente estudo foi observada a redução de IGF-I no plasma,
depois de dieta com cortisol do mesmo modo que em outras
espécies de animais
A diminuição de IGF-I no plasma causada pelo cortisol na dieta pode
ser devido em parte à supressão de eventos post- transcrição na
expressão do IGF-I.
Além disso, o aumento na taxa de depuração do IGF-I circulante em
peixes tratados com cortisol, pode também ter sido envolvido.
Conclusões
O presente estudo mostrou que o cortisol administrado na dieta de
Bagre de canal durante 4 semenas pode:
Diminuir o crescimento corporal
Diminuir o consumo de alimento
Incrementar a 20 kDa IGFBP
Diminuir os níveis plasmáticos de IGF-I
Um dos mecanismos do cortisol para inibir o crescimento em Bagre
de canal e o aumento das IGFPBs de baixo peso molecular as quais
podem ter efeito inibitorio sobre a ação dos IGF-I’s.
Esta pesquisa apresenta evidencia adicional sobre a conservação do
eixo de crescimento GH/IGF-I/IGFBP em peixes