UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE VETERINÁRIA

COMISSÃO DE ESTÁGIO

CONTROLE NEUROENDÓCRINO DA SACIEDADE

PATRÍCIA RICK BARBOSA

PORTO ALEGRE

2006

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE VETERINÁRIA

COMISSÃO DE ESTÁGIO

CONTROLE NEUROENDÓCRINO DA SACIEDADE

PATRÍCIA RICK BARBOSA

Monografia apresentada à Faculdade de Veterinária como requisito parcial para a obtenção da Graduação em Medicina Veterinária Orientador: Prof. Félix Hilario Diaz González Co-orientadora: Simone Tostes de Oliveira

PORTO ALEGRE

2006

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE VETERINÁRIA

COMISSÃO DE ESTÁGIO

CONTROLE NEUROENDÓCRINO DA SACIEDADE

Patrícia Rick Barbosa

_____________________________________

BANCA EXAMINADORA

______________________________________________ Prof.(ª) Nome Completo ______________________________________________ Prof.(ª) Nome Completo ______________________________________________ Prof.(ª) Nome Completo

______________________________________________ Orientador(a): Profº Félix Hilario Diaz González

RESUMO

Uma abundante literatura suporta a existência de um sistema homeostático que,

dinamicamente, ajusta a entrada de energia e o gasto energético para promover a estabilidade

da gordura corporal. Essa regulação é crucial para fisiologia e sobrevivência. O papel

principal do hipotálamo, no sistema nervoso central, tem sido no controle do apetite. Uma

variedade de hormônios e neurotransmissores está envolvida na modulação das vias neuronais

que estimulam ou inibem o apetite. Entre os peptídeos que fazem essa regulação estão os

orexígenos (estimulam o apetite) e os anorexígenos (inibem o apetite). Dentro do grupo de

neuropeptídeos que estimulam a ingestão de alimento estão o neuropeptídeo Y (NPY),

proteína relacionada Agouti (AGRP) e hormônio concentrador de melanina (MCH). E o grupo

formado por neuropeptídeos que inibem a ingestão de alimento contém a leptina, a

proopiomelanocortina (POMC) e a transcrição regulada pela cocaína e anfetamina (CART).

Peptídeos gastroentéricos (grelina, PYY3-36 e colecistocinina) também podem enviar sinais,

através do nervo vago, para o sistema nervoso central e inibir ou estimular a saciedade.

Palavras-chave: Hipotálamo, peptídeos, orexígenos, anorexígenos, NPY, MCH,

AGRP, leptina, grelina, CART, POMC, CCK, PYY3-36.

ABSTRACT

An abundant literature supports the existence of a homeostatic system that

dynamically adjusts energy intake and energy expendure to promote stability of body fat

mass. This regulation of energy homeostasis is critical for normal physiology and survival.

The role of the central nervous system, particularly the hypothalamus, has long been

recognized in the control of appetite. A variety of hormones and neurotransmitters are

involved in the modulation of neuronal pathways that stimulate or suppress appetite. Among

peptides that do this regulation are the orexígens (stimulate the appetite) and the anorexígens

(suppress the appetite). The neuropeptídes group includes the neuropeptides Y (NPY) that

stimulate the food intake, Agouti related protein (AGRP) and melanin concentrator hormone

(MCH). The groups of neuropeptides that suppress the food intake contain the leptin the

proopiomelanocortin (POMC) and the cocaine-amphetamine regulated transcript. The

gastroenteric peptides (ghhrelin, PYY3-36 and cholecystokinin) can send signs too, through

the vague nerve to the central nervous system and inhibit or stimulate the satiety.

Keywords: Appetite, stimulate, suppression, energy, control.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Localização dos núcleos hipotalâmicos que controlam a saciedade. LH: núcleo

hipotalâmico lateral; PVN: núcleo hipotalâmico paraventricular; ARC: núcleo

arqueado; NST: núcleo trato solitário .................................................................................. 10

Figura 2 Concentração de leptina em animais obesos e em animais magros. ................... 16

Figura 3 Hormônios ativos gerados a partir do POMC e os receptores do peptídeo

melanocortina e seus respectivos locais de ação. ................................................................. 17

Figura 4 Via anorexígena do controle do apetite. ................................................................ 27

Figura 5 Interação da leptina com os demais peptídeos na diminuição e no aumento do

apetite. ...................................................................................................................................... 28

Figura 6 Atuação da grelina juntamente com a leptina para aumentar a ingesta

alimentar. ................................................................................................................................ 30

LISTA DE ABREVIATURAS, SÍMBOLOS E UNIDADES

% Porcentagem

RNA Ácido ribonucléico

NPY Neuropeptídeo Y

POMC Proopiomelanocortina

AGRP Proteína relacionada Agouti

MCH Hormônio concentrador de melanina

CART Transcrição regulada pela cocaína e anfetamina

SNC Sistema nervoso central

CCK Colecistocinina

PVN Núcleo paraventricular

ARC Núcleo arqueado

PYY3-36 Peptídeo YY3-36

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 9

2 NEUROPEPTÍDEOS ANOREXÍGENOS ........................................................................ 11

2.1 LEPTINA ........................................................................................................................... 11

2.2 POMC ................................................................................................................................. 16

2.3 CART ................................................................................................................................. 17

3 NEUROPEPTÍDEOS OREXÍGENOS .............................................................................. 19

3.1 NPY .................................................................................................................................... 19

3.2 AGRP ................................................................................................................................. 20

3.3 MCH ................................................................................................................................... 20

4 PEPTÍDEOS GASTROINTESTINAIS ............................................................................. 22

4.1 GRELINA ........................................................................................................................... 22

4.2 CCK .................................................................................................................................... 24

4.3 PYY3-36 ............................................................................................................................... 25

5 INTERAÇÃO ENTRE LEPTINA E DEMAIS PEPTÍDEOS NA REGULAÇÃO DO

APETITE ................................................................................................................................. 26

5.1 INTERAÇÃO ENTRE GRELINA E LEPTINA................................................................ 28

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 31

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 32

9

1 INTRODUÇÃO

O peso corporal é regulado por uma interação complexa entre hormônios e

neuropeptídeos, sob controle principal de núcleos hipotalâmicos (RODRIGUES et al., 2003).

Entre os determinantes fisiológicos do controle do peso e do apetite estão fatores neuronais,

endócrinos, adipocitários e intestinais.

O hipotálamo é o órgão central que tem papel crítico na regulação a curto e a longo

prazo da ingestão da dieta via síntese de vários neuropeptídeos. Tem sido revelado, por vários

experimentos fisiológicos, que o centro da regulação do apetite está confinado no hipotálamo

ventromedial, hipotálamo lateral e núcleo arqueado (figura 1). Nessas regiões vários sinais

centrais e periféricos são integrados para afetar a expressão do complexo comportamento

alimentar e das funções neuroendócrinas da homeostase energética. O núcleo arqueado, que é

acessível aos hormônios circulantes, é considerado o lugar hipotalâmico primário na

regulação da ingesta alimentar.

Há dois grandes grupos de neuropeptídeos envolvidos nos processos, os anorexígenos

(inibem o apetite) e os orexígenos (aumentam o apetite). Entre os neuropeptídeos orexígenos

encontram-se o NPY, AGRP, MCH e entre os anorexígenos estão a leptina, POMC, CART.

Os neurônios que expressam esses neuropeptídeos interagem entre si e com sinais periféricos

(leptina, insulina, grelina e glicocorticóides), atuando na regulação do controle alimentar e no

balanço energético. A leptina e a insulina são hormônios secretados em proporção à massa

adiposa e atuam, perifericamente, estimulando o catabolismo. No SNC, a insulina e a leptina

interagem com receptores hipotalâmicos, favorecendo a saciedade.

Fatores intestinais também contribuem para modulação do apetite. O trato

gastrintestinal possui diferentes tipos de células secretoras de peptídeos que, combinados a

outros sinais, regula o processo digestivo e atuam no SNC para regulação da fome e da

saciedade. Os peptídeos intestinais, combinados a outros sinais, podem estimular (grelina) ou

inibir (colecistocinia, leptina) a ingestão alimentar. Todos atuam nos centros hipotalâmicos,

que são os grandes responsáveis pelo comportamento alimentar.

10

Figura 1. Localização dos núcleos hipotalâmicos que controlam a saciedade. LH: núcleo hipotalâmico lateral; PVN: núcleo hipotalâmico paraventricular; ARC: núcleo arqueado; NST: núcleo trato solitário

11

2 NEUROPEPTÍDEOS ANOREXÍGENOS

Os neuropeptídeos anorexígenos são aqueles que inibem o apetite. Entre eles estão a

leptina, de grande importância na regulação do apetite, o proopiomelanocortina (POMC) e a

transcrição regulada pela cocaína e anfetamina (CART).

2.1 Leptina

A leptina é um hormônio de 16 kilodalton que foi descoberto em 1994 pelo grupo do

Dr. Friedman, da Universidade Columbia de Nova York. (RODRIGUES et al., 2003). Esta

proteína foi descoberta através de investigações sobre obesidade feitas, com duas cepas de

camundongos (ob/ob e db/db). Harvey, em 1959, fez experimentos de parabiose unindo

sistemas circulatórios de ratos magros e obesos havendo troca de 1% de fluxo sangüíneo entre

eles. Com isso, ele pôde verificar que o aumento do tecido gorduroso produziu um fator

circulante que em contato com o camundongo magro atuou induzindo a saciedade. Após

vários anos estudando com estes modelos experimentais ficou evidente que a cepa ob/ob não

produzia o fator circulante presente no tecido adiposo da cepa db/db. Duas décadas depois

(1994), o Dr. Friedman clonou o gene deste fator, que se denominou proteína ob ou leptina,

do grego leptos, isto é, magro (ZHANG et al., 1994) .

Esta proteína tem uma interrelação com o tecido adiposo, sistema nervoso e órgãos

periféricos (AHIMA & Osei, 2004) sendo sintetizada, principalmente, no tecido adiposo

branco (RODRIGUES et al., 2003), mas também ocorre, em menor grau, em outros órgãos:

epitélio gástrico, placenta, tecido adiposo marrom (BADO et al., 1998 e CINTI et al., 1997) e

no músculo esquelético. A literatura também descreve uma nova síntese de leptina no cérebro,

sugerindo uma ação parácrina ou autócrina (MORASH et al., 1999). Em um estudo feito por

Tsunoda et al. (2003) foi verificado que as células principais do estômago, em caninos,

sintetizam e secretam leptina (fase gástrica) em resposta à secreção de CCK. A expressão

deste gene no estômago é estimulada pela alimentação, CCK e gastrina, sugerindo um papel

na regulação do balanço energético (BADO et al., 1998). Outro trabalho sobre a síntese de

leptina feito por KOCHAN et al. (2006) demonstrou que em aves migratórias, esta proteína

também é produzida no fígado, além do tecido adiposo. Este achado levantou a possibilidade

12

de que a leptina das aves migratórias possa sinalizar o status de reservas energéticas durante

vôos migratórios.

Este hormônio, produzido principalmente pelos adipócitos, informa ao hipotálamo o

tamanho das reservas de gordura, sendo que sua elevação leva à redução da ingesta alimentar

e aumento do gasto energético (LUSTING, 2001), sendo assim um hormônio anorexígeno e

catabólico. A leptina e a insulina são hormônios catabólicos, sendo secretados de acordo com

a adiposidade, sendo assim, sua concentração está diminuída com a restrição calórica e

aumentada com a alimentação.

Durante jejum prolongado, este hormônio pode atuar como um moderador

neuroendócrino, pois a privação alimentar promove hiperatividade do eixo hipotálamo-

hiposário-adrenal, redução da fertilidade, diminuição do metabolismo basal e de repouso,

redução da atividade motora e queda dos hormônios tireoidianos, tendo, essas modificações o

intuito de garantir e prolongar o suprimento energético até que o organismo volte a ter,

novamente, alimento disponível. Com isso, pode-se verificar que a queda nos níveis

plasmáticos de leptina durante o jejum tem como função sinalizar ao cérebro ajustes

neurohormonais para garantir um metabolismo mais eficiente (VOLANTE et al., 1995).

Segundo FREDERICH et al. (1995), “a descoberta que mutações no gene da leptina

causa severa obesidade em roedores, sugere que a função desta proteína seja evitar a

obesidade durante consumo excessivo de alimento”. A descoberta desta proteína foi um

marco no conhecimento molecular do controle da gordura corporal em mamíferos (ZHANG

et al., 1995). Além da função de controle do peso corporal, ela tem muitas outras funções,

como:

• modulação no sistema imunológico

• sinal bioquímico que informa ao cérebro que as reservas energéticas são suficientes

para sustentar o início da puberdade e a reprodução.

• Regula glicose e lipídeos em roedores selvagens, em parte, através da estimulação da

gliconeogênese e aumento da lipólise;

• Ação localizada no estômago influencia a saciedade, através da regulação da

colecistocinina e gastrina;

• Regula metabolismo do músculo esquelético, hematopoiese, angiogênese, cicatrização

de feridas e desenvolvimento cerebral.

13

Hoje se sabe que a leptina é regulada por diversos hormônios e fatores. Em humanos,

vários fatores fisiológicos influenciam a síntese aguda de leptina levando a oscilações na sua

concentração (HARDIE et al., 1996). Esta pode estar diminuída, por exemplo, no jejum, na

exposição ao frio, na presença de testosterona ou agonistas ß-adrenérgicos. E pode ter sua

concentração aumentada por vários fatores como: excesso de ingestão alimentar, obesidade,

insulina, glicocorticóides, infecção aguda, entre outros (AHIMA & OSEI, 2004). Também se

descobriu que esta proteína é secretada em pulsos ao longo do dia, conforme foi demonstrado

por LICINIO et al. (1997) em humanos. Nestes, o padrão pulsátil e o seu período de secreção

ocorre durante a noite e as concentrações plasmáticas são pouco influenciadas pelas refeições,

o que influencia as concentrações plasmáticas é a massa total de tecido adiposo no organismo

(NEGRÃO et al., 2000). No cão, conforme trabalho de ISHIOKA et al. (2003), ocorre

variação sérica diurna da leptina de acordo com a refeição, sendo que esta tem valor mais

baixo uma hora antes da refeição (9:00) e valor mais alto oito horas após refeição (18:00).

Em humanos a secreção de leptina é inversamente proporcional à secreção de ACTH e

cortisol, tendo também um efeito supressor sobre a função tireoidiana (LICINIO et al., 1997)

e positivamente relacionado com gonadotropinas, estradiol e tireotropina (LICINIO et al.,

1998).

O RNAm e a proteína aumentam várias horas após a alimentação. Os efeitos da

nutrição são mediados, em parte, pela insulina, mostrado por uma estimulação direta da

síntese e secreção da leptina pelos adipócitos na presença de insulina. Em humanos e

roedores, a elevação de leptina pós prandial segue o pico de secreção da insulina. Ao

contrário, deficiência de insulina resulta em rápida redução da leptina.

Em humanos há diferenças entre sexos, de acordo com ELBERS et al. (1997). Assim,

as mulheres têm valores mais altos de leptina, devido à estimulação pelo estrógeno, e os

homens têm supressão deste peptídeo pela testosterona. Em roedores, a leptina do macho é

mais elevada, mas as razões não estão ainda bem esclarecidas. Em cães, segundo ISHIOKA et

al. (2006), a concentração plasmática de leptina não é influenciada por idade, sexo ou raça,

mas tem um aumento significativo de sua concentração em cães com escore corporal alto

(obesos), sugerindo esta proteína como um bom indicador da adiposidade nessa espécie

animal, assim como já é conhecido em humanos e roedores.

Após a descoberta e caracterização deste hormônio adipocitário, pesquisadores foram

em busca de seu receptor isolando, principalmente o RNA do receptor da leptina (Ob-R) do

plexo coróide do camundongo. Estudos in situ mostraram que a leptina se liga com alta

14

afinidade nesta região, sugerindo que este seja o local de expressão do seu receptor

(TARTAGLIA et al., 1995).

Até hoje, foram descritos seis isoformas do receptor da leptina: Ra, Rb, Rc, Rd, Re e

Rf. A isoforma Rb, ou forma longa, é encontrada em grande quantidade no hipotálamo,

especialmente no núcleo hipotalâmico arqueado, dorsomedial, ventromedial e ventral,

implicando variações no comportamento alimentar, na termogênese e na regulação hormonal

(ELMQUIST et al., 1998), sendo também encontrado em outros órgãos incluindo pâncreas,

rim, medula adrenal, placenta, ovários e tecido adiposo. Esta variante contém o “BOX” STAT

(transdutoras e ativadoras de sinal de transcrição), o qual não é encontrado nos outros

receptores da leptina (CHEN et al., 1996), sendo esta a forma mais competente em ativar as

vias de sinalização no interior da célula. A variante Re, receptor solúvel, codifica a proteína

mais curta, na qual falta o domínio transmembrana (TARTAGLIA, 1997). Os chamados

receptores curtos (Ra, Rc, Rd, Re e Rf) estão presente no plexo coróide, meninges e vasos

sangüíneos do parênquima cerebral. Essas localizações levantam a possibilidade de que estes

receptores são responsáveis pelo transporte da leptina através da barreira hemato-encefálica

(BJORBAEK et al., 1998).

Mutações nos receptores da leptina foram descobertas em ratos, levando estes a

hiperfagia, obesidade, aumentados níveis de glicocorticóides e hiperglicemia (CHUA et al.,

1996). Segundo RODRIGUES et al. (2003), estudos da relação liquórica/sérica da leptina na

obesidade humana sugerem que a resistência poderia resultar de um defeito no transporte da

leptina ao sistema nervoso central (SNC). A etiologia do defeito não está bem esclarecida,

podendo ser saturação ou problema intrínsico dos transportadores. Outra possibilidade seria a

mutação do gene ob, que é raro na espécie humana. Conforme estudo feito por CHEN et al.

(1996) foi observado que a obesidade severa em camundongos db/db pode ocorrer devido a

uma mutação no receptor da leptina, causando fenótipo igual ao observado em camundongos

ob/ob. A leptino-resistência também poderia ocorrer devido a um defeito pós-receptor,

levando à falha na ativação dos mediadores neuroendócrinos e reguladores do peso corporal

(FILOZOF et al., 2000).

A leptina circula parcialmente ligada a proteínas plasmáticas. Essa ligação está em

equilíbrio com a leptina livre, que é o hormônio bioativo. Uma relação leptina ligada/leptina

livre é elevada em obesos, na gestação e quando existe uma mutação no receptor desta

proteína (SINHA et al., 1996). Pouco é conhecido sobre a interação da leptina com as

proteínas transportadoras na corrente sangüínea. Sinha et al. (1996), trabalhando com leptina

marcada, verificaram que ela se liga a macromoléculas circulantes específicas, de maneira

15

reversível. Em indivíduos magros (21% ou menos de gordura corporal), 60% a 98% da leptina

total foi encontrada de forma ligada. Os estudos sugerem que, em indivíduos obesos, a

maioria da leptina circula na forma livre e, assim, os obesos seriam resistentes à leptina livre.

HOUSEKNECH et al. (1996) e SINHA et al. (1996) acreditam que a proteína ligadora no

plasma seja a forma solúvel do receptor da leptina.

Esta proteína age como um sinal aferente no cérebro que inibe a fome e aumenta o

gasto energético (AHIMA et al., 1999). Uma vez na circulação sangüínea, ela se liga

receptores específicos (Ob-Re) no cérebro, levando ao SNC um sinal de saciedade que reflete

a quantidade de energia em forma de gordura no organismo. As regiões hipotalâmicas densas

em seus receptores estabelecem comunicação entre si e mandam sinais para o sistema nervoso

autônomo e regiões corticais, fornecendo o substrato anatômico onde se dão as alterações

comportamentais e metabólicas causadas por ela (CANTERAS et al., 1994). Agindo por

intermédio destes receptores, a leptina modifica a expressão e a atividade de inúmeros

peptídeos hipotalâmicos que regulam o apetite e o gasto de energia. Além disso, ela sinaliza o

estado nutricional do organismo a outros sistemas fisiológicos, modulando a função de várias

glândulas alvo (NEGRÃO & LICINIO, 2000). Baseado na observação de roedores obesos

(leptino deficientes), estes desenvolvem hiperfagia e obesidade mórbida, que são reversíveis

com o tratamento com leptina (CAMPFIELD et al., 1995). A ação dominante é agir como um

sinal de inanição, pois a leptina diminui rapidamente durante o jejum e desencadeia um

aumento nos glicocorticóides, havendo também um decréscimo na concentração de tiroxina,

dos hormônios sexuais e do crescimento. A diminuição da termogênese durante o jejum e

logo após a hiperfagia é, em parte, devido a um declínio nos níveis de leptina (AHIMA et al.,

2000).

Apesar de vários estudos demonstrarem a correlação entre insulina e leptina,

adipócitos de ratos e humanos sugerem que o metabolismo da glicose, ao invés da

concentração de insulina, é o determinante primário da secreção de leptina (MORAN &

KINZIG, 2004). Segundo NEGRÃO & LICINIO, a leptina administrada a cepa ob/ob de

camundongos corrige a hiperglicemia e hiperinsulinemia, mas em dose inferiores às

necessárias para diminuir o peso, o que sugere que a ela interfere de modo direto no

metabolismo da glicose. Acredita-se também que a leptina esteja associada com a hiperfagia

vista em casos de diabetes mellitus descompesados, isto porque a hiperfagia foi abolida após

administração deste hormônio nestes casos.

O rim é o maior sítio de catabolismo da leptina, removendo 80% de toda leptina

plasmática. Entretanto, os níveis de leptina no plasma permanecem constantes, sugerindo que

16

este peptídeo seja secretado continuamente a partir dos adipócitos, sendo sua velocidade de

remoção igual à taxa de produção (SOARES & GUIMARÃES, 2001).

Figura 2 Concentração de leptina em animais obesos e em animais magros.

2.2 POMC

POMC é um pró-hormônio que gera peptídeos bioativos como ACTH, MSH (α, β, e γ)

e β-endorfina (figura 3). É expressado na hipófise, pele, sistema imunológico e no SNC (no

núcleo arqueado do hipotálamo e no núcleo trato solitário do tronco cerebral).

Peptídeos derivados do POMC têm ação através da ligação com receptores da

melanocortina (MC1R a MC5R) nos tecidos periféricos e no SNC. Os receptores envolvidos

na regulação do peso corporal são MC3R (modula gasto energético) e MC4R (modula

ingestão alimentar). O receptor MC3 está presente no núcleo arqueado e núcleo trato solitário,

placenta, intestino, timo e adipócitos. Nos adipócitos, este é importante no aumento do gasto

energético e na lipólise mediados pelo α-MSH. Já , o receptor MC4 é densamente encontrado

no hipotálamo e é ativado pelo α-MSH reduzindo a ingestão alimentar.

17

Em camundongos, a inativação do gene MC4R causa síndrome da obesidade com

hiperfagia, hiperinsulinemia, hiperglicemia e aumento do crescimento linear sem alterações

da função adrenal nem da capacidade reprodutiva. Este receptor também pode ter efeito sobre

a regulação do comportamento alimentar. Em estudo feito por BRANSON et al. (2003),

verificou-se que todos os indivíduos portadores de mutações no MC4R apresentavam um

transtorno de compulsão alimentar periódica, enquanto apenas 14,2% dos indivíduos obesos e

nenhum indivíduo com peso normal tiveram distúrbio alimentar.

Camundongos com “knockout” do gene POMC tratados com um agonista de α-MSH

perderam peso rapidamente em virtude da diminuição do apetite e do aumento da lipólise.

De acordo com XU et al. (2006), ablação do POMC em ratos exibiu uma progressiva

obesidade e adultos que tiveram um aumentado ganho de peso comparado com o grupo

controle, e a magnitude do efeito foi maior em fêmeas (aumentou 30% o ganho de peso) do

que em machos (aumentou 15% o ganho de peso).

Figura 3 Hormônios ativos gerados a partir do POMC e os receptores do peptídeo melanocortina e seus respectivos locais de ação.

2.3 CART

Transcrição regulada pela cocaína e anfetamina (CART) foi descoberta em 1995 por

Douglas et al. como um peptídeo anoréxico regulado pela leptina. Desde então, foi

demonstrado que o CART é um peptídeo neurotransmissor que tem papel em alguns

processos fisiológicos, incluindo homeostase do peso corporal e balanço energético, em várias

espécies de vertebrados (LARSEN & HUNTER, 2006).

18

O CART é sintetizado como uma grande molécula, sendo um precursor inativo do

peptídeo (pró-CART) e requer processos endoproteolíticos para gerar moléculas menores, as

formas ativas. Para isso são necessários pró-hormônio convertases (PCs) específicas (PC2 e

PC1/3) (STEIN et al., 2006). Este peptídeo (CART) é sintetizado em duas formas em ratos

(116 e 129 aminoácidos), mas somente a forma com 116 aminoácidos é encontrada em

humanos (MATTERI, 2001).

Estes peptídeos estão distribuídos no SNC e são encontrados em altos níveis no núcleo

arqueado e núcleo paraventricular. Ele também é encontrado em uma variedade de tecidos

periféricos incluindo neurônios ganglionares simpáticos, glândula adrenal, intestino, pâncreas

e sangue (VICENTIC, 2006). No pâncreas ele age, diretamente, inibindo a liberação de

insulina (MATTERI, 2001).

Resultados obtidos de vários estudos comportamentais e bioquímicos sugeriram a

existência de múltiplos receptores para o CART. No entanto, a identificação destes ainda não

foi possível (VICENTIC et al., 2006).

O peptídeo CART é um fator de saciedade e está associado às ações de dois

importantes reguladores do apetite, a leptina e o NPY. A administração

intracerebroventricular de peptídeos CART inibem a ingesta normal, a alimentação induzida

pela fome e a ingesta estimulada por NPY em ratos (MATTERI, 2001). Em um estudo feito

por KRISTENSEN et al. (1998), mostrou-se que a administração periférica de leptina em

ratos obesos estimula a expressão de mRNA do CART.

Segundo VICENTIC (2006), a expressão destes peptídeos em ratos e macacos rhesus

exibe um distinto ritmo diurno que está correlacionado com ritmo diário de corticosterona e

com a alimentação. No rato, a adrenalectomia siginifica diminuição nos seus níveis

sangüíneos e abolição no ritmo diário. Administração direta de corticosterona aumenta níveis

sangüíneos de CART. Isto sugere que a glândula adrenal pode ser a origem do CART no

sangue e que glicocorticóides podem ter o papel na regeneração do ritmo diurno deste

peptídeo.

19

3 NEUROPEPTÍDEOS OREXÍGENOS

Os neuropeptídeos orexígenos são aqueles que estimulam o apetite. Entre eles estão o

neuropeptídeo Y (NPY), a proteína relacionada Agouti (AGRP) e o hormônio concentrador de

melanina (MCH).

3.1 NPY

NPY é um neuropeptídeo com 36 aminoácidos encontrado tanto perifericamente como

no SNC (MATTERI, 2001). É um dos mais abundantes neuropeptídeos encontrado no cérebro

de mamíferos e age como potente estimulador do apetite (300). A administração central de

NPY induz hiperfagia, hipotermia, hiperinsulinemia e diminuição do gasto energético.

Também altera o metabolismo de carboidratos e lipídeos, induzindo a lipólise e utilização de

ácidos graxos e triglicerídeos (TACHIBANA et al., 2006).

Este neuropeptídeo está localizado em três áreas distintas: núcleo arqueado, núcleo

paraventricular e periventricular, e tem um importante papel no sistema orexígeno de

aumentar a ingesta alimentar, diminuir o gasto energético e aumentar a lipogênese em animais

(RODRIGUES et al., 2003).

Interessantemente, ratos sem NPY não são magros ou hipofágicos, refletindo métodos

compensatórios por outros peptídeos reguladores para manter a ingesta alimentar e

homeostase energética.

SINDELAR et al. (2006) investigaram o papel do peptídeo orexígeno NPY, em

respostas adaptativas para hipoglicemia induzida pela insulina e concluiram que a sinalização

deste peptídeo é requerida para alimentação hiperfágica, mas não para respostas

neuroendócrinas para hipoglicemias, pois tanto ratos NPY + quanto ratos NPY – produziram

glucagon e corticosterona.

Existem, pelo menos, seis subtipos de receptores (Y1 a Y6). Os receptores Y1 e Y5

estão envolvidos no controle do apetite. Vários subtipos de receptores foram clonados em

suínos (Y1, Y2, Y4, Y5 e Y6), em ovelhas (Y1, Y2 e Y3) e bovinos (Y2). Ambos

antagonistas Y1 e Y5 inibem a alimentação, no entanto, existem evidências de que o receptor

Y1 tem um papel predominante no controle da alimentação. Receptor Y1 tem papel de

20

sinalização na regulação de várias funções comportamentais e fisiológicas, incluindo o

comportamento alimentar e balanço energético, secreção do hormônio sexual e excitabilidade

neuronal. Expressão deste receptor é regulada pela atividade neuronal e por hormônios

periféricos. No hipotálamo, sua expressão é modulada por mudanças no balanço energético

que pode ser induzido por uma ampla variedade de condições, como jejum, prenhez,

hipofagia, obesidade (EVA et al., 2006). Camundogos deficientes em receptores Y1 e Y5

desenvolvem obesidade, limitando o papel de antagonistas destes receptores no tratamento da

obesidade.

3.2 AGRP

Proteína relacionada Agouti (AGRP) é uma proteína com 132 aminoácidos

encontrada, primeiramente, no núcleo arqueado. É estrutural e funcionalmente similar à

agouti, uma proteína produzida na pele, que clareia a cor do tegumento ( MATTERI, 2001).

Esta proteína é um potente antagonista do MC3R e MC4R e é um componente no

processo metabólico que regula alimentação e peso corporal. Sendo um antagonista destes

receptores, ela antagoniza os efeitos anorexígenos do hormônio estimulador de malanócitos

(α-MSH) (NEGRÃO & LICINIO, 2000).

Injeção intracerebroventricular de AGRP estimula a ingesta alimentar. Este peptídeo

encontra-se elevado no jejum e em animais obesos. A supressão da alimentação produzida

pela leptina pode ser bloqueada pela AGRP.

Em suínos jovens, altos níveis de RNAm de AGRP foram encontrados no hipotálamo

e pituitária, baixos níveis no timo, adrenal e testículos e sinais fracamente detectáveis de

AGRP na gordura, músculo, baço e fígado (MATTERI, 2001).

AGRP, em contraste com NPY, apresenta ação prolongada, tendo um potencial

terapêutico nas doenças que cursam com anorexia e emagrecimento.

3.3 MCH

Hormônio concentrador de melanina (MCH) é um peptídeo cíclico com 19

aminoácidos isolado pela primeira vez da glândula pituitária de salmão. Este hormônio é

assim denominado devido à habilidade de clarear a cor da pele pela concentração de

21

melanócitos com grânulos contendo melanina. Este hormônio foi descoberto em áreas do

cérebro de mamíferos associadas ao controle do apetite, no hipotálamo lateral. Neurônios

produtores de MCH no hipotálamo lateral se projetam aos centros do olfato e outras áreas do

córtex cerebral, sendo inibidos pelos neurônios produtores de MSH e estimulados pelos

neurônios NPY/AGRP.

Administração intracerebroventricular de MCH estimula potencialmente a alimentação

em ratos. Ratos deficientes em MCH são hipofágicos, magros e tem elevada taxa metabólica.

A redução da expressão de MCH induzida pela leptina poderia contribuir para reduzir

alimentação em animais normais. O efeito estimulatório de MCH na ingesta alimentar pode

ser bloqueada por inibidores do apetite, como por exemplo, a leptina, α-MSH.

Em ratos, a expressão do receptor do MCH é elevada durante jejum e no genótipo

ob/ob e inibida pelo tratamento com leptina.

Em tecidos humanos, mRNA do MCH tem sido reportado no timo, tecido

adiposo marrom, duodeno e testículos. Em tecidos periféricos de ratos, o MCH é encontrado no

estômago, intestino e testículos.

22

4 PEPTÍDEOS GASTRINTESTINAIS

Além dos peptídeos do SNC que atuam na regulação do apetite, também existem

sinais periféricos que tem como função a regulação da homeostase energética e da ingesta

alimentar, inibindo ou estimulando o apetite. A grelina, um peptídeo gástrico, tem como

função estimular o apetite. Em contrapartida, a colecistocinina (CCK) é um peptídeo intestinal

anorexígeno que envia sinais ao SNC para inibir o apetite. Outro peptídeo entérico citado é o

PYY3-36 que, assim como CCK, também tem função anorexígena.

4.1 Grelina

Descoberto em 1995 como um ligante endógeno do receptor secretagogo do hormônio

do crescimento (ORR & DAVY, 2005). Recentemente, foi identificado como um potente

liberador do hormônio do crescimento e como um peptídeo orexígeno (ALLIA et al., 2002).

A grelina é um hormônio orexígeno produzido principalmente na mucosa gástrica,

mas também tem expressão no intestino, hipotálamo e testículo (WIERUP, 2002). Em ratos e

humanos, é produzida por células gástricas e pela pituitária, placenta e tumores

gastroenteropancreáticos. Foi encontrado também em células endócrinas de pulmões fetais,

sendo esta uma origem adicional da circulação da grelina (ALLIA et al., 2002). Estudo feito

por WIERUP et al. (2002) identificou uma proeminente população de células endócrinas que

expressam grelina no pâncreas fetal, mas essa expressão é muito pequena comparada com a

do estômago. Adultos têm baixa concentração de grelina pancreática.

Este hormônio tem muitas funções, como estimulação da secreção do hormônio do

crescimento, incluindo efeitos na musculatura esquelética, no sistema cardiovascular, função

pancreática endócrina e metabolismo da glicose, aumenta mobilidade gástrica e secreção de

ácido gástrico, tem atividade também na secreção lactotrófica e corticotrófica (ORR &

DAVY, 2005). A grelina também aparece envolvida na regulação do sono, do cortisol e da

prolactina em humanos, sendo um fator que induz e/ou mantém o sono, podendo estar

aumentada após períodos de privação do sono (SCHÜSLLER et al., 2006).

Este peptídeo é um mediador fisiológico da alimentação e, provavelmente, tem uma

função na regulação do crescimento pela estimulação alimentar e liberação de GH. Sendo um

23

hormônio centralmente ativo, pois existe uma ligação entre estômago, hipotálamo e pituitária

(TSCHOP, 2000), sua ação principal é aumentar no jejum, alterando a ingestão calórica e/ou o

status nutricional. TSCHOP et al. (2000) demonstraram que a administração

intracerebroventricular de grelina em ratos gerou um aumento, dose dependente, na ingestão

alimentar e no ganho de peso, pela diminuição da utilização da gordura nesses animais.

GUALILLO et al. (2002) determinaram os níveis de grelina e seu mRNA gástrico

durante 21 dias de restrição alimentar crônica e também em ratos em gestação. Como

resultado, demonstraram que a restrição alimentar aumentou os níveis de grelina e o mRNA

desta, e que durante a gestação, os níveis plasmáticos de grelina aumentaram, particularmente,

durante o final da gestação (19 e 21 dias). Estes achados sugerem que o aumento da grelina

pode ter um papel de mediador das respostas fisiológicas na desnutrição.

CAMINOS et al. (2002) avaliaram em ratos se algumas alterações na homeostase

energética presente nas disordens da função da tireóide e deficiência de GH poderiam ser

mediadas pela grelina e concluiram que a expressão do gene da grelina é influenciada pelos

hormônios da tireóide e pelo GH, pois em ratos hipotireoideos houve um aumento nos níveis

de mRNA da grelina gástrica, ocorrendo o oposto em ratos hipertireoideos. Neste mesmo

modelo experimental com deficiência de GH, foi detectado uma diminuição nos níveis de

mRNA da grelina gástrica.

As concentrações de grelina respondem a flutuações agudas e crônicas do balanço

energético com aumento pré-prandial e durante balanço energético negativo, e diminui pós-

prandialmente e sob condições de balanço energético positivo (ORR & DAVY, 2005).

A grelina é secretada em episódios. Em ratos saciados, episódios secretórios de grelina

consistem em pulsos de baixa amplitude e regular freqüência (2 episódios/hora). Já, em

balanço energético negativo, após privação alimentar, há pulsos de alta amplitude e acelerada

freqüência (3 episódios/hora) (KALRA et al., 2005).

De acordo com GAYLE et al. (2006) há uma diferença nos mecanismos orexígenos e

anorexígenos em ratos conforme o sexo. Em seu experimento foram exploradas respostas

alimentares e hormonais para restrição alimentar de 12 horas ou para estímulo inflamatório

em ratos. Na restrição alimentar, as fêmeas apresentaram maior ingestão alimentar após jejum

do que os machos (40% vs 10%), tendo as fêmeas maior liberação de grelina quando

comparado com o sexo oposto (aumento de 141% nas fêmeas e 65% nos machos). Já, em

resposta ao estímulo inflamatório, ambos os sexos demonstraram similar redução do consumo

alimentar (90).

24

De acordo com CUMMINGS et al. (2006), a supressão de grelina pós-prandial não é

mediada pelos nutrientes no estômago ou duodeno e sim pelo aumento da osmolaridade pós

ingesta no intestino delgado (sinalizado, provavelmente, por nervos entéricos), bem como por

picos de insulina. Conseqüentemente, ingestão de lipídeos suprime pobremente este

enteropeptídeo comparado com outros macronutrientes.

4.2 CCK

CCK é um peptídeo intestinal que foi descoberto na década de 1970 (WOODS et al.,

1998). Tem uma variedade de efeitos no trato gastrointestinal que maximiza a absorção de

nutrientes. Atua como sinal de saciedade, atribuída, principalmente, à sua liberação em

resposta à presença de gordura e proteína (KONTUREK et al., 2004). Este efeito de saciedade

foi demonstrado, primeiramente, em 1973, quando foi visto que a administração de CCK em

ratos reduz, dose dependente, o tamanho da refeição (ORR & DAVY, 2005). Além de inibir a

ingestão alimentar, também induz a liberação de secreção pancreática, biliar e contração

vesicular (KONTUREK et al., 2004).

Este peptídeo é secretado por células enteroendócrinas classificadas como células I,

encontradas na mucosa do duodeno e jejuno (ORR & DAVY, 2005). Também é encontrado

em altas concentrações em várias partes do cérebro onde tem diversos papéis incluindo

memorização, saciedade e dor. O núcleo dorsomedial tem sido implicado na regulação central

da ingesta alimentar e saciedade (KOBELT, 2006). Pode agir também perifericamente pela

estimulação parácrina de aferentes vagais (MATTERI, 2001).

CCK inibe a ingesta diretamente e indiretamente. Ambas vias são mediadas via

receptores CCKA expressados no nervo vago, que projeta para o núcleo trato solitário, e

células musculares circulares do esfíncter pilórico (MORAN & KINZIG, 2004). CCK ativa

neurônios POMC no núcleo trato solitário, e o MC4R é requerido para inibição da ingesta

alimentar pelo CCK (FAN et al., 2004). Inibição indireta é adquirida através da ativação dos

receptores CCKA localizados nas células musculares do esfíncter pilórico, que causa

contração pilórica, inibição do fluxo transpilórico, e diminuição na taxa do esvaziamento

gástrico (MORAN & KINZIG, 2004). Há também evidência de que CCK pode inibir ingesta

pela supressão do NPY no hipotálamo dorsomedial.

25

Liberação gastrointestinal de CCK é mediada por macronutrientes específicos, sendo

que a gordura e a proteína produzem maior concentração pós-prandial de CCK do que

carboidratos.

4.3 PYY3-36

PYY3-36 foi isolado em 1980 de tecido intestinal de suíno e em 1993 foi administrado

perifericamente e se observou a diminuição do apetite, sendo então um peptídeo anorexígeno.

Há duas formas endógenas deste peptídeo: PYY1-36 e PYY3-36. Ambas as formas são

biologicamente ativas, mas somente o PYY3-36 demonstra alta afinidade para inibir Y2R, onde

age como um agonista. Altas concentrações de PYY1-36 são observadas durante o jejum,

enquanto as concentrações de PYY3-36 estão aumentadas após alimentação. A concentração de

PYY aumenta após 15 minutos da ingesta alimentar e continua elevada por 5 horas, com pico

após, aproximadamente, 2 horas.

O maior sítio de produção de PYY são as células endócrinas L do trato gastrointestinal

distal, e são secretados de acordo com a quantidade de energia ingerida.

Este enteropeptídeo é um potente redutor do esvaziamento gástrico. Pesquisas recentes

sugerem que PYY3-36 inibe o apetite através da habilidade de reduzir a secreção de NPY no

núcleo arqueado. PYY3-36 é um seletivo agonista do inibitório Y2R, que regula a secreção de

NPY. Ele diminui a concentração de RNAm do NPY e aumenta a concentração de RNAm do

POMC no núcleo arqueado.

26

5 INTERAÇÃO ENTRE LEPTINA E DEMAIS PEPTÍDEOS NA REGULAÇÃO DO

APETITE

Apesar do progresso, pouco é conhecido sobre como a ação hipotalâmica da leptina

influencia o comportamento alimentar. Verificou-se que ela age de modo conpíscuo com

quatro neuropeptídeos produzidos no núcleo arqueado: NPY, AGRP, POMC e CART.

O efeito central da leptina é restringir a ingestão calórica pela supressão da síntese,

liberação e ação do NPY no eixo núcleo arqueado-núcleo paraventricular (KALRA et al.,

2005). A literatura afirma que os neurônios do núcleo arqueado são alvos para ação central da

leptina na homeostase energética. A sinalização da leptina no núcelo arqueado é a chave

determinante da resposta do cérebro para a entrada do sinal da saciedade.

Dentro do núcleo arqueado são descritas duas subpopulações neuronais que expressam

receptores de leptina, regulando a ingesta alimentar e que tem projeções para o núcleo

paraventricular e lateral. Uma subpopulação é composta por neurônios orexígenos, que

contêm NPY e AGRP e são inibidos pela leptina e a outra subpopulação são os neurônios

anorexígenos que expressam POMC e CART e são estimulados pela leptina. Portanto, as

propriedades anorexígenas da leptina são desencadeadas através da interação com

NPY/AGRP e POMC/CART no núcleo arqueado e suas subseqüentes influências nos

neurônios alvos de várias regiões do cérebro, envolvidas na regulação da ingestão alimentar.

A concentração de leptina a curto prazo é influenciada pela ingestão alimentar (ORR

& DAVY, 2005), sendo sua concentração pós-prandial influenciada pelos macronutrientes da

refeição, ou seja, alimentos com muito carboidrato e pouca gordura produzem maior aumento

nos níveis de leptina pós-prandial quando comparado com dieta com altos níveis de gordura e

baixo de carboidrato.

Durante o jejum, a diminuição da leptina estimula a expressão do NPY e AGRP, e

causa supressão do CART e POMC (figura 4 e figura 5). Este aumento na concentração de

NPY estimula a ingestão alimentar e ganho de peso (AHIMA et al, 2000), sendo este

neuropeptídeo um sensor do decréscimo na concentração plasmática da leptina. Leptina

aumenta diretamente a atividade dos neurônios POMC, causando mais freqüentes potenciais

de ação, e diminui a atividade dos neurônios NPY. A leptina aumenta o tônus excitatório e

diminui o tônus inibitório sobre os neurônios POMC e tem efeitos opostos nos neurônios

NPY.

27

Neurônios NPY/AGRP inibem neurônios POMC/CART adjacentes através da

liberação de um neurotransmissor inibidor (GABA), e da interação com receptores MC3R e

Y1 expressos nos neurônios POMC/CART (ORR & DAVY, 2005).

Figura 4 Via anorexígena do controle do apetite.

28

Figura 5 Interação da leptina com os demais peptídeos na diminuição e no aumento do apetite.

5.1 Interação entre grelina e leptina

A grelina está envolvida na regulação hipotalâmica da homeostase energética. Ela

aumenta a expressão do gene NPY e bloqueia a redução da alimentação, induzida pela leptina,

deduzindo que há uma interação competitiva entre grelina e leptina na regulação alimentar

(NAKAZATO et al., 2001). Os dois hormônios, anorexígeno (leptina) e orexígeno (grelina),

são os principais sinais aferentes para a ativação da rede de regulação do apetite (KALRA,

2005).

Grelina promove a produção de neuropeptídeos orexígenos (NPY e AGRP), no núcleo

arqueado do hipotálamo, e ativa os neurônios que produzem esses neuropeptídeos, resultando

em um aumento na ingestão calórica e ganho de peso, liberação de ácido gástrico e secreção

de proteínas plasmáticas através da ativação vagal e neuronal intrapancreática,

respectivamente (YOSHIHARA et al., 2002). Esta proteína gástrica atravessa a barreira

29

hematoencefálica e, em conjunto com a grelina produzida localmente no hipotálamo, ocupam

o complexo de NPY e grupos no núcleo paraventricular e núcleo arqueado, eixo que desperta

o apetite (KALRA et al., 2005).

Grelina faz aumentar a ingesta alimentar, primariamente, através da interação com

NPY/AGRP no núcleo arqueado (KAMEGAI et al., 2001). Ela aumenta os níveis de RNAm

de NPY e AGRP no núcleo arqueado.

A leptina é o primeiro sinal que aumenta a termogênese e restringe os efeitos

orexígenos da grelina em alvos periféricos e centrais, sendo, portanto, este um regulador da

secreção de grelina. Segundo KAMEGAI et al. (2004), a insulina e a leptina inibem, dose

dependentemente, a secreção de grelina, enquanto o glucagon aumenta a grelina plasmática

dose dependente.

O aumento da grelina anteriormente à refeição dispara uma seqüência de eventos na

regulação do apetite. O início da síntese, no núcleo arqueado, é seguido pela liberação no

núcleo paraventricular de NPY, AGRP e GABA, que ativam receptores Y1/Y5 e GABA e

bloqueiam receptores MC4. Esta seqüência induz o apetite (118).A estimulação do apetite

pela grelina é propagada pela sinalização dinâmica do NPY no eixo núcleo arqueado - núcleo

paraventricular (KALRA et al., 2004).

Grelina está reduzida na obesidade e elevada na anorexia e em pacientes magros. Em

contraste, a leptina está diminuída nestas situações. A relação inversa entre grelina e leptina

no plasma é dependente da quantidade de gordura corporal assim como do status nutricional

(figura 6).

Uma análise eletrofisiológica revelou que a grelina aumenta a maioria das células

hipotalâmicas que são inibidas pela leptina. Então, os efeitos opostos da leptina e grelina na

alimentação podem ser mediadaos através de alvos neuronais similares no núcleo arqueado

(COWLEY et al., 2003).

CHEN et al. (1996) evidenciaram que a grelina periférica atua através do NPY/AGRP

hipotalâmico e neurônios POMC para estimular a alimentação. Grelina apenas funciona na

regulação da alimentação se NPY e AGRP estiverem presentes.

30

Figura 6 Atuação da grelina juntamente com a leptina para aumentar a ingesta alimentar.

31

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A regulação fisiológica do apetite é uma área em grande expansão na pesquisa e de

grande importância tanto para animais domésticos quanto para seres humanos, pois o índice

de obesidade tem crescido cada vez mais no mundo. É estimado que 24 a 30% da população

pet nos EUA esteja obesa.

A importância da ingestão alimentar em animais domésticos é inquestionável. No

entanto, existem poucos estudos de controle do apetite nestas espécies quando comparado a

roedores de laboratório. Para animais de produção, por exemplo, essa regulação pode ter

grande significado para aumentar o ganho de peso do animal, melhorar os índices de

reprodução e aumentar a eficiência da taxa de crescimento e lactação. Já, em animais de

companhia, como cães e gatos, e humanos a obesidade vem se tornando um grande problema

e a descoberta de peptídeos que controlam o apetite e os seus mecanismos de ação podem

gerar novas drogas para controlar este problema que traz sérios riscos à saúde e que pode

levar à morte.

32

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