universidade federal do cearÁ programa de pÓs-graduaÇÃo em zootecnia tÓpicos especiais em...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIAPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
TÓPICOS ESPECIAIS EM REPRODUÇÃO E LACTAÇÃO TÓPICOS ESPECIAIS EM REPRODUÇÃO E LACTAÇÃO
Erika Bezerra de MenezesErika Bezerra de MenezesArlindo de A. A. MouraArlindo de A. A. Moura
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS
FISIOLÓGICOS SOBRE A REPRODUÇÃO
MASCULINA E FEMININA
Hormônio do crescimento GH
Isolado 1944
Cadeia única – 191 aa
Família - prolactina e lactogênio placentário
(Somatotropinas coriônicas)
Superfamília – Fatores hematopoiéticos,
interleucinas, Factor estimulador de colonias
de granulócitos e macrófagos
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Apresenta variações na sequência de aa
Varias espécies domesticas
Primatas
Homem ( ≠ na posição de 4 aa)
Bovinas x humana
30%
Bovina x ovina
1%
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
(Soares et al., 1999)
Duas pontes dissulfeto
Posição 120
Glicina
Confere sua
atividade
biológica
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Estrutura tridimensional do GH
ESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOESTRUTURA DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Mamíferos único gene
Primatas – ocorreu duplicações ao ponto de
originar vários genes semelhantes ao GH
GH-N Hipófise
GH-V
CS
Homem - hGH-N, hCS-L, hGH-V hCS-A e hCS-B
5 exóns e 4 introns
2,6 – 3,0 pb (3,5-4,5 pb)
GENE QUE DECODIFICA O HORMÔNIO DO GENE QUE DECODIFICA O HORMÔNIO DO CRESCIMENTOCRESCIMENTO
Placenta
Cromossomo Cromossomo 17q22-q2417q22-q24
CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA HIPÓFISEHIPÓFISE
Regulação
Basal
Dedos de zinco (Zinc fingers)
Especifica
Fator específico de sua secreção na hipófise
(PIT-1)
GAF-1 ou PUF -1
CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA CONTROLE DA EXPRESSÃO DO GENE DO GH NA HIPÓFISEHIPÓFISE
Específica
T4
AMPc
Glicorticoides
Ácido retinóico
Ativina (Família do fator de transformação do
crescimento)
Basal
GHRH
PIT-1
mRNA GH
Receptor
Superfamília dos receptores para citocinas
Modelo
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTORECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Domínio extracelular
(24 aa)
Domínio intracelular
(350 aa)Cascata transcriptacional
(Kelly et al., 1991)
Local de expressão
Órgãos não reprodutivos
Fígado
TGI
Hipotálamo
Órgãos reprodutivos
Ovário (Oócito, céls. da teca e granulosa)
Testículo (Céls. Leyding e Sertoli)
Útero
Glândula mamária
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTORECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
(Marshal et al., 2003)
Dois locais de interação com seu receptor
RECEPTOR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Brooks et al., 2008
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOCRESCIMENTO
ATP AMPc
Hexapeptídeo
sintético
GHRP
Metil-quefalina
(Bowers et al., 1993)
Grelin – peptídeo bioativo natural
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOCRESCIMENTO
REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO REGULAÇÃO DA SECREÇÃO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOCRESCIMENTO
MECANISMO DE AÇÃO DO HORMÔNIO DO MECANISMO DE AÇÃO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOCRESCIMENTO
Mediadores extracelular
IGF-1
Mediadores intracelular
JAK2 tirosina quinase
MAP quinase
Inositol 3 fosfato (IP3)
AMPc
(Kaiser et al., 2001)
(Rotwein et al., 1994)
(Makarevich e Sirotkin, 1997)
(Ihle e Gilliland, 2007)
(Waters et al, 2006)
MEDIADORES INTRACELULAR DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Stat response elements
Pequenas GTPase semelhante a RAS
RalA
RalB
METABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOMETABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
Secreção (ritmo circadiano)
3 a horas de intervalos
45 ng/mL
Ação
Após o inicio do sono
GHBP
Clivagem da porção extracelular do receptor
do GH
Transcritos GHR ou gene GHBP
Circulação
2 isoformas do GH
Alta afinidade à GHBP
22 KDa
Baixa afinidade à GHBP
20 KDa
GH GHBP
Prolongar ½ vida sua circulação
METABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTOMETABOLISMO DO HORMÔNIO DO CRESCIMENTO
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS
EFEITOS FICIOLÓGICOS NO MACHO EFEITOS FICIOLÓGICOS NO MACHO
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS NO MACHOFISIOLÓGICOS NO MACHO
Ratos, camundongos e humanos
Deficiência congênita do GH
Resistência ao GH
Defeitos reprodutivos
Atraso na puberdade;
Desenvolvimento abaixo do normal dos órgãos
reprodutivos (genitália externa);
Redução do comportamentos sexual
(Rosenfeld et al, 1994)
(Chubb, 1987)
(Bartlett et al, 1990)
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS NO MACHOFISIOLÓGICOS NO MACHO
Pacientes com excessiva produção de GH
Adenoma adenohipofisário
Acromegalia
Redução da libido e potência
Ratos transgênicos - GH
Alterações no padrão de liberação de
gonadotrofinas;
Déficits no comportamento sexual;
Alterações patológicas nas glândulas sexuais
acessórias.
(Janduic et al, 1982)
(Bartke et al, 1997)
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS NO MACHOFISIOLÓGICOS NO MACHO
Camundongos
Deficiência do IGF-I
Maturação sexual
Infertilidade
(Baker et al, 1996)
Fig. Ações do GH direta e mediada pelo IGF-1 e, função das IGFBPs e suas degradações proteolíticas
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS NO MACHOFISIOLÓGICOS NO MACHO
EFEITOS DO GH NO MACHOEFEITOS DO GH NO MACHO
Puberdade Maturidade sexual
Desenvolvimento do Sistema Reprodutor Interno
Desenvolvimento da Genitália externa
Comportamento sexual
Efeitos no SNC [hipotálamo (GH-R)]
(Rosenfeld et al, 1994)
EFEITOS DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE LEYDIG E EFEITOS DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE LEYDIG E CÉLULAS DE SERTOLICÉLULAS DE SERTOLI
GH
LH
GH
Potencializa ação do LH
(+LH-R)
Estimula a produção de IGF-1 (Kanzaki e Morris, 1998)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE ANDRÓGENOSANDRÓGENOS
GH
Células de Leydig
(+) T4
(Deaver e Bryan,1999)
GH
T4
X
(Chandrashekar et al., 1999, 2001)
In vitro In vivo
EFEITOS DO GH SOBRE O COMPORTAMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O COMPORTAMENTO SEXUAL SEXUAL
GH Comportamento sexual
Camundongos
Mutações no gene GH
Alterações na libido
Nº de montas
Penetrações
Ejaculações
Nº de montas antes da exteriorização
do pênis (Chubb, 1987)
Ação diretaGH
SNC T4
EFEITO DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE SERTOLI E EFEITO DO GH SOBRE AS CÉLULAS DE SERTOLI E ESPERMATOGÊNESEESPERMATOGÊNESE
Células de Sertoli
Proliferação
Maturação funcional
Espermatogônias
Síntese de DNA
(Swanlund et al, 1995)
EFEITOS DO GH SOBRE O TRATO REPRODUTIVO EFEITOS DO GH SOBRE O TRATO REPRODUTIVO MASCULINOMASCULINO
(Henricks et al., 1998)
(Champion et al., 2002)
GH
Modula o desenvolvimento do trato reprodutor masculino
Associação com a testosterona
T4
EXPRESSÃO DO GH NA LINHAGEM DE CÉLULAS EXPRESSÃO DO GH NA LINHAGEM DE CÉLULAS GERMINATIVAS E EFEITO SOBRE O GERMINATIVAS E EFEITO SOBRE O
ESPERMATOZÓIDE.ESPERMATOZÓIDE.
Expressão de GH
Espermatogônias
Espermatócitos
primários
Espermatozóides
(+) Motilidade
(eqüinos)
(Berger et al., 1999; Harvey et al., 2004)
(Henricks et al., 1998)
(Champion et al., 2002
HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS HORMÔNIO DO CRESCIMENTO E SEUS
EFEITOS FISIOLÓGICOS NA FÊMEA EFEITOS FISIOLÓGICOS NA FÊMEA
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULAR FOLICULAR
(Hull e Harvey, 2002)
Ovário
folículos ≠ grau de diferenciação
Primordial
Independente de gonadotrofinas (LH e
FSH)
Inicia seu crescimento GH
RGH, mRNA GH, GH
Oócitos, Céls da teca e granulosa, Cumulus
Media a ação do GH nessas células(Izadyar et al., 1999)
Estrutura GH RGH
Folículo primordial + (P) + (P)
Folículo primário + (P) + (P)
Folículo secundário + (P) + (P)
Folículo antral em crescimento
+ (B, M)
Oócito + (B, M)
Cumulus + (B, M)
Granulosa + (B, M)
Teca + (C)
(Silva et al.,2009)P – primatas / B – bovino / C - Camundongo
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULARFOLICULAR
EFEITOS FISOLÓGICOS DO GH NA FÊMEAEFEITOS FISOLÓGICOS DO GH NA FÊMEA
(Hsuch et al., 1996)
(Kolle et al., 2003)
GH Ovário
Proliferação, crescimento e diferenciação
Atresia
Apoptose
In vitro
rGH
Maturação CCOs
Bovinos
Ovinos
Folículos pré-antrais de camundongos
1 mUI/mL do GH – 4 dias de cultivo
diâmetro folicular
Folículos pré-antrais bovinos
30 e 100 ng/mL do GH – 4 dias de cultivo
síntese de P4
Proliferação nas células da granulosa
(Kikuchi et al., 2001)
(Langhout et al., 1991)
EFEITOS DO GH SOBRE A FASE PREANTRAL EFEITOS DO GH SOBRE A FASE PREANTRAL FOLICULARFOLICULAR
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULARFOLICULAR
(Sirotkin e Makarevich, 1999; 2002)
Ovário
Cascata de sinalização celular
GH AMPc
GH MAP quinase
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULARFOLICULAR
Fig. - Expressão de mRNA para o IGF-I, IGF-II e receptores de IGF em folículos ovarianos
Estrutura IGF-I IGF-II IGF-IR IGF-IIR
Primordial + (C,P) – (B) + (C) – (B) + (P) – (B)
Primário + (C,P) – (B) - (B) + (P, B)
Secundário + (C,B, M, P) - (B) + (P, B)
ANTRAL EM CRESCIMENTO
Oócito + (P) – (S, M) - (B, S) + (P, B) – (S)
Cumulus + (S, M) + (S) - (B) + (P, B) – (S)
Granulosa + (S, M) + (S) - (B) + (P, O, B, S) + (O, B)
Teca + (P) – (S, M) + (S, B, P, O) + (O, B) – (S) + (O, B)
B – bovina / C- caprina / C- camundongo / O – ovina / P – primatas / S - suína
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULARFOLICULAR
Fig. - Expressão de mRNA para o IGF-I, IGF-II e receptores de IGF em folículos ovarianos
Estrutura IGF-I IGF-II IGF-IR IGF-IIR
PRÉ-OVUÁTÓRIO
Oócito + (S, M) - (S) + (S)
Cumulus - (S, M) + (S) - (S)
Granulosa - (S, M) - P + (S, P) - (S, P) + (P)
Teca + (S, M, P) - (S) + (S) + (P)
B – bovina / C- caprina / C- camundongo / O – ovina / P – primatas / S - suína
(Silva et al., 2009)
Estágio GH IGF-1 IGF-2
Início do crescimentoInício do crescimento
Atresia folicularInício do crescimento
Sobrevivência folicular
Crescimento folicularCrescimento folicular
Crescimento folicular
Crescimento céls Teca
Diferenciação céls da
granulosa
Sobrevivência folicular
Crescimento folicular
Proliferação e diferenciação céls.
Granulosa
Produção E2
Expressão de RFSH
Formação dos grânulos corticais
Proliferação cels. granulosa
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULAR PRÉ-ANTRALFOLICULAR PRÉ-ANTRAL
(Silva et al., 2009)
Estágio GH IGF-1 IGF-2
Secreção IGF-1 pelas céls. Teca e
granulosa
Esteroidogênese pelas céls da granulosa
Maturação oocitária
Expansão céls do cumulus
Proliferação céls. Granulosa
Produção E2 e P4 céls. da garnulosa
da sensitividade a gonadotrofinas
Maturação oocitária
Proliferação cels. Granulosa
Produção E2 e P4 céls. da garnulosa
Estimulo esteroidogênico céls
da teca
EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO EFEITOS DO GH SOBRE O DESENVOLVIMENTO FOLICULAR ANTRALFOLICULAR ANTRAL
EFEITOS DO GH SOBRE SUA UTILIZAÇÃO EM EFEITOS DO GH SOBRE SUA UTILIZAÇÃO EM PROTOCOLOS DE SUPEROVULAÇÃOPROTOCOLOS DE SUPEROVULAÇÃO
(Borges et al., 2001)
In vivo – Mestiças de holandes-Zebu
13 doadoras (2 grupos)
500 mg de rbST, SC no 3º dia do ciclo
10º dia do ciclo tratamento superovulatório
500 UI FSH/LH IM (estro = 0)
4 dias (8 aplicações)
13º dia (7º aplicação)
PG F2α
Desenvolvimento da glândula mamária
GH mamogênese
Crescimento dos ductos
Pré-perberdade - Puberdade
Crescimento lobo-alveolar
Gestação
Animal adulto
Mamogênese
Lactogênese
Involução
(Lyons et al)
(Sejrsen et a, 1993)
(Johnsson et al., 1985)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Lactogênese
Direta do GH
Indiretamente - IGF-I
Involução
Prolactina/GH/IGF-I
mRNA GHR
Todas as fases da lactação
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
Mecanismos envolvidos no efeito galatopoiéticos
Mecanismo homeorréticos
Incremento na capacidade sintética da
glândula mamária;
IGF-1
Utilização de nutrientes e mobilização de
tecidos não mamários, que fornecem nutrientes
essenciais para a síntese do leite
Tecido adiposo;
no fluxo sangüíneo para a glândula mamária.
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
(Prosser & Mepham, 1989)
(McDowell et al., 1987) (Soderholm et al., 1988)
(Mepham et al., 1984)
(Bauman, 1989)
Vacas
Curto e longo prazo
Principais efeitos
Curva de lactação
Aumento da produção de leite
Modificação da curva
Persistência da lactação
Altos níveis de produção por um período de
tempo
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
(Grant e Keown , 1999)
(Chilliard, 1988)
41 vacas Holandesa (PO) em lactação (30,0kg/dia)
Avaliação - 60 aos 150 dias de lactação,
Tratamentos
I - sem aplicação de rBST
Controle (n= 15)
II - aplicação de rBST aos 60 dias após o parto
rBST-60 (n=15) 14/14 dias
III - aplicação de rBST aos 100 dias após o parto
rBST-100 (n= 11) A rBST1 14/14 dias
(Rennó et al., 2006)
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
rbST
Produção de leite
(Barbosa et al., 2002)
In vivo
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
rbST de liberação lenta (BOOSTIN 250 mg)
0,56 mL (1/4 dose – vacas) 14/14 dias
T1 - tratamento controleT2 - tratamento hormonal, após o pico de lactação
45 dias PP até o final do experimento
T3 - tratamento de entressafra
154 dias PP até final do experimento
rbST
Produção de leite
Φ Produção de leite
persistência da lactação (Barbosa et al., 2002)
In vivo
EFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITEEFEITOS DO GH SOBRE A PRODUÇÃO DE LEITE
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apesar das importantes descobertas obtidas sobre o
hormônio do crescimento, atualmente ainda são
observadas divergências nos resultado obtidos in
vitro e in vivo.
A real compreensão da atuação biológica e
molecular do hormônio do crescimento na
reprodução, poderá consolidar sua aplicação prática
nas áreas médicas, veterinárias e biotecnologias.