UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE VETERINÁRIA E ZOOTECNIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA ANIMAL

Disciplina: SEMINÁRIOS APLICADOS

HORMÔNIO LEPTINA E SUA INTERAÇÃO COM A REPRODUÇÃO DE FÊMEAS BOVINAS

Lucas Jacomini Abud Orientador: Dr. José Robson Bezerra Sereno

GOIÂNIA 2011

LUCAS JACOMINI ABUD

HORMÔNIO LEPTINA E SUA INTERAÇÃO COM A REPRODUÇÃO DE

FÊMEAS BOVINAS

Seminário apresentado junto à Disciplina Seminários Aplicados do Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal da Escola de Veterinária da Universidade Federal de Goiás.

Nível: Doutorado.

Área de concentração: Produção Animal

Linha de pesquisa: Fatores genéticos e ambientais que influenciam o desempenho dos animais

Orientador: Dr. José Robson Bezerra Sereno – Embrapa/CPAC Comitê de Orientação: Profª Drª Maria Clorinda Soares Fioravanti - UFG Dr. Carlos Frederico Martins – Embrapa/CPAC

GOIÂNIA

2011

ii

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 1

2. REVISÃO DE LITERATURA 2

2.1 Estudo da leptina 2

2.2 Hormônio leptina 4

2.3 Ação da leptina na reprodução de fêmeas bovinas 6

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 12

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 13

iii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 – Representação da união do sistema circulatório de dois

camindongos em que: a) ob/ob; normal, b) db/db; normal,

c) ob/ob; db/db. 2

FIGURA 2 – Efeito da leptina nos adipócitos, no pâncreas e no músculo

esquelético. 3

FIGURA 3 - Relação entre o volume dos adipócitos e as concentrações

plasmáticas de leptina de fêmeas ◊ - charolesa (bem

alimentada), □ - holandesa (gorda) e ■ - holandesa (não

gorda). 5

FIGURA 4 - Representação esquemática dos efeitos da leptina no

pâncreas endócrino e no eixo hipotálamo-pituitário em

animais. 8

FIGURA 5 - Regressões lineares simples de leptina sérica (painel b, y =

+ 3,79 × 0,177, r = 0,73) sobre à semana antes da

ovulação puberal de novilhas em desenvolvimento. 9

FIGURA 6 - Análise do mrna de leptina dos adipócitos pela técnica de

northernblot a partir de 16 semanas até a semana antes da

puberdade. 10

FIGURA 7 - Padrões individuais de secreção de lh de dois animais

representando o grupo controle e dois animais

representando o tratamento (animais em jejum) no

segundo dia do experimento, após a infusão

intracerebroventricular de leptina recombinante ovina. 11

1. INTRODUÇÃO

A bovinocultura de corte brasileira com sua alta capacidade de produção

possui baixos índices produtivos, o que compromete a eficiência deste setor.

Portanto há a necessidade de maiores estudos para a melhoria da

produtividade da pecuária. Dentre as áreas de abrangência deste setor pode-

se destacar a necessidade de estudos que melhorem o entendimento

fisiológico para desenvolver e aplicação de um manejo adequado.

Dentre as características fisiológicas a serem estudadas, podem-se

destacar as reprodutivas e sua interação com a nutrição. Na literatura são

descritos vários trabalhos relacionados à reprodução e a interação

nutrição/reprodução, porém os mesmos são em bovinos de origem européia e

pouco se conhece sobre a fisiologia reprodutiva de bovinos Bos indicus.

Com a utilização da ultra-sonografia associada a dosagem hormonal, a

fisiologia da reprodução tem sido bastante estudada, principalmente pela

existência de variações nos dados obtidos, pois esta característica é

influenciada por diversos fatores ambientais (nutrição, clima, sanidade e

manejo) e genéticos (diferentes raças de diferentes origens).

Apesar do grande efeito ambiental envolvido nas características

reprodutivas, as pesquisas têm propiciado novas descobertas sobre a fisiologia

animal. Entre essas descobertas está o hormônio leptina, peptídeo derivado do

tecido adiposo com grande potencial de influenciar a reprodução animal, uma

vez que é considerado um elo entre a condição nutricional do animal e a

manifestação das características reprodutivas.

O conhecimento da fisiologia reprodutiva é importante para melhorar a

eficiência da utilização de biotécnicas como a transferência de embriões (TE) e

a inseminação artificial em tempo fixo (IATF), além de possibilitar melhoras no

manejo de uma propriedade.

Objetivou-se elaborar uma revisão sobre a função do hormônio da

leptina e descrever a sua associação com a reprodução.

2

2. REVISÃO DE LITERATURA

2. 1 Estudo da leptina

A descoberta da leptina se deu a partir de estudos com camundongos

obesos, em que camundongos pertencentes às linhagens ob/ob e db/db são

três vezes mais pesados do que as linhagens selvagens (COLEMAN &

HUMMEL, 1973). Numa série de estudos entre estas duas linhagens de

camundongos, verificou-se que a linhagem ob/ob foi incapaz de produzir um

fator circulante presente no tecido adiposo da linhagem db/db. O achado mais

interessante destes estudos foi a constatação de que a linhagem ob/ob perdeu

peso quando em contato com o sangue da linhagem db/db, demonstrando que

seu cérebro respondia a este fator (COLEMAN, 1973) (Figura 1).

FIGURA 1 – Representação da união do sistema circulatório de dois

camindongos em que: a) ob/ob; normal, b) db/db; normal, c)

ob/ob; db/db.

Fonte: http://www.scq.ubc.ca/leptin-a-piece-of-the-obesity-pie/

A caracterização deste fator e de seu gene foi realizada em ratos e em

humano, recebendo a denominação de gene da obesidade ou da leptina

(ZHANG et al., 1994). Este gene também foi caracterizado em outras espécies

a b c

3

como suínos (RAMSAY et al., 1998), frangos (TAOUIS et al., 1998) e bovinos

(JI et al., 1998). A sequência de aminoácidos do gene da leptina é altamente

conservada, mantendo de 84 a 97% de homologia entre camundongos, ratos,

humanos, e bovinos (ZHANG et al., 1994).

O gene que codifica a leptina, hormônio protéico que apresenta uma

cadeia polipeptídica inicial com 167 aminoácidos, é expresso principalmente

pelo tecido adiposo branco (ZHANG et al., 1994). Esta proteína regula o

armazenamento, o equilíbrio e o uso de energia pelo organismo, exercendo

papel sinalizador e modulador do estado nutricional do organismo para outros

sistemas fisiológicos (Figura 2) (CEDDIA et al.,1998). Fato comprovado com a

produção de leptina recombinante e administração em camundongos da

linhagem ob/ob que levou à perda de peso e redução da ingestão calórica

(CAMPFIELD, et. al, 1995).

FIGURA 2 – Efeito da leptina nos adipócitos, no pâncreas e no músculo

esquelético.

Fonte: Adaptado de CEDDIA et al. (1998).

Além da diminuição da ingestão de alimentos e perda de peso corporal,

o fornecimento de leptina exógena possibilitou o aumento do peso dos ovários

e no número de folículos (BARASH, et al., 1996). Estas últimas observações

4

indicam que a leptina pode ter influências positivas sobre o sistema reprodutivo

(PORETSKY, 1991).

2.2 Hormônio leptina

A leptina é o hormônio produto do gene da obesidade, que atua no

sistema nervoso central e nos tecidos periféricos modulando o apetite e o

metabolismo energético (HOUSEKNECHT et al., 1998). Em ruminantes, como

em outras espécies, a leptina é secretada por adipócitos (JI, et al., 1998),

tornando um dos melhores marcadores fisiológicos de condição corporal,

ingestão alimentar, gasto energético (HOUSEKNECHT et al., 1998). Os níveis

de leptina circulante podem variar de acordo com a concentração e distribuição

da gordura, e são diferentes entre as raças (Figura 3) (DELAVAUD et al.,

2002).

5

FIGURA 3 - Relação entre o volume dos adipócitos e as concentrações

plasmáticas de leptina de fêmeas ◊ - charolesa (bem

alimentada), □ - holandesa (gorda) e ■ - holandesa (não

gorda).

Fonte: DELAVAUD et al., (2002).

A leptina possui ação no sistema nervoso central, onde foram

identificados receptores nas regiões hipotalâmicas envolvidas na regulação do

comportamento alimentar, reprodução e crescimento, onde estão co-expressos

com neuropeptídeos reguladores da expressão de leptina, tais como o

neuropeptídeo Y (NPY) e propiomelanocortina (POMC) (ELMQUIST et al.,

1998). Também foram identificados receptores nas células gonadotrópicas da

hipófise anterior (JIN et al., 2000), células da granulosa, da teca, e células

intersticiais do ovário (KARLSSON et al., 1997) e endométrio (KITAWAKI et al.,

2000).

6

A expressão multifocal do receptor da leptina, implica que a relação

leptina/nutrição envolve complexas interações em vários níveis. A produção de

leptina em ovinos está relacionada com a massa de tecido adiposo, que após

sua produção, o hormônio atinge a circulação, o fluido cérebro-espinhal e

depois os sítios hipotalâmicos, onde vai realizar sua ação (BLACHE et al.,

2000). A resposta a ação desse hormônio parece envolver alguns nutrientes e

hormônios metabólicos, assim como a insulina (MILLER et al., 1998).

A ativação dos receptores para leptina no sistema nervoso central inibe

o consumo alimentar, ativa o gasto energético e afeta alguns processos

metabólicos, agindo como um sinalizador do tecido adiposo, participando no

controle do balanço energético (HAVEL, 2004).

O hormônio secretado pelos adipócitos possui como função, auxiliar os

animais a se adaptarem a períodos de subnutrição. A rápida diminuição na

concentração deste hormônio em situações de subalimentação pode ser um

sinal para estimular a secreção de glicocorticóides, diminuir a atividade

tireoideana, os gastos de energia, a sensibilidade à insulina e a síntese de

proteínas além de bloquear da atividade reprodutiva (GUI et al., 2003).

Portanto, baixas concentrações de leptina atuam no sistema nervoso central de

maneira a estimular o consumo de alimentos, o armazenamento e a dissipação

de energia além de coordenar o metabolismo durante períodos de subnutrição

(HOUSENKNECHT & PORTOCARRERO, 1998).

O hormônio leptina também atua no eixo da reprodução funcionando

como sinalizador do estado nutricional, pois sua secreção esta associada a

disponibilidade de reservas energéticas, em que a leptina atua como um

sinalizador do sistema nervoso central, influenciando a secreção de GnRH

(AMSTALDEN et al., 2000; GARCIA et al., 2002; WILLIAMS et al., 2002).

2.3 Ação da leptina na reprodução de fêmeas bovinas

A leptina, hormônio peptídico que possui ação na regulação do peso

corporal e na ingestão de alimentos, recentemente tem sido relacionada com a

interação entre nutrição e reprodução. Esse hormônio é encontrado em muitas

áreas do cérebro e outros tecidos, incluindo os ovários (BOLAND et al., 2001).

Este peptídeo possui ação neuroendócrina, que tem efeito estimulatório sobre

7

o eixo hipotalâmico-hipofisário-gonadal, possuindo um papel importante na

sinalização da condição nutricional para o eixo central da reprodução (ZIEBA et

al., 2004).

Este hormônio produzido pelos adipócitos age centralmente no eixo

hipotálamo-hipófise através de seus receptores e do NPY, sendo que

periféricamente, a leptina tem efeito direto sobre as gônadas. É aceito que a

leptina exerce um efeito trans-sinapse através dos neuropeptídeos

hipotalâmicos NPY e POMC. A leptina estimula a expressão do POMC, que por

sua vez resulta no aumento da produção de hormônio alfa melanócito

estimulante (α-MSH), o qual estimula a saciedade. Entretanto, parece que o

NPY é o mediador primário da ação da leptina no hipotálamo sobre a regulação

do LH e da somatrotopina, podendo possuir efeitos, estimulatório ou inibitório

do NPY sobre LH, dependendo da espécie e condição corporal. Embora o NPY

possa estimular a liberação de LH em ratos sob dieta normal, estes efeitos são

maiores durante o estresse nutricional tanto em ruminantes como em

monogástricos. Sob estas condições, a expressão dos receptores da leptina é

suprimida enquanto os receptores do NPY são elevados, resultando em

supressão de liberação de LH (WILLIANS et al., 2002). A representação

esquemática dos efeitos da leptina no pâncreas endócrino e no eixo

hipotálamo-pituitário em animais pode ser observada na Figura 4.

8

FIGURA 4 - Representação esquemática dos efeitos da leptina no

pâncreas endócrino e no eixo hipotálamo-pituitário em

fêmeas bovinas.

Fonte: WILLIANS et al. (2002).

O possível mecanismo de regulação pela leptina envolve inter-

receptores de leptina nos neurônios, que provocam liberação de alfa-

endorfinas, as quais têm impacto sobre os neurônios secretores de GnRH e do

neuropeptídeo Y, além de sensibilizar regiões do cérebro, sensíveis a glicose,

as quais influenciam a secreção de GnRH (CUNNINGHAM et al., 1999). A

leptina pode também possuir efeito local, possivelmente regulando o tamanho

dos folículos e qualidade dos ovócitos (BOLAND et al., 2001).

Observações feitas por CUNNINGHAM et al. (1999), sugeriram que a

leptina representa um sinal metabólico para o sistema reprodutivo neuro-

endócrino e que, sob condições inadequadas de reserva energética, baixos

níveis de leptina atuam como uma “chave metabólica” a fim de inibir a atividade

reprodutiva em ambos os sexos. Em restrições alimentares de 2-3 dias ocorre

redução nas concentrações de leptina, simultaneamente com reduções da

frequência de pulsos de LH (AMSTALDEM et al., 2003).

9

Além da atuação na endócrino fisiologia da reprodução é descrito a

interação hormonal da leptina com a iniciação da puberdade (ZIEBA et al.,

2004). A relação da leptina com a puberdade de novilhas mestiças de raças

leiteiras foi verificada por GARCIA et al. (2002) em um experimento no qual

tanto a leptina circulante quanto a expressão do gene da leptina aumentaram

significativamente com a aproximação da puberdade, embora os valores

observados para estas duas variáveis não tenham sido correlacionados (Figura

5 e 6). Ainda nesse estudo, aumentos no peso vivo corporal e na concentração

de fator semelhante a insulina I (IGF-I) no soro dessas fêmeas foram

associados aos níveis de leptina no soro e com a expressão gênica.

FIGURA 5 - Regressões lineares simples de leptina sérica (painel

B, y = + 3,79 × 0,177, r = 0,73) sobre à semana antes

da ovulação puberal de novilhas em

desenvolvimento.

Fonte: Adaptado de GARCIA et al. (2002).

10

FIGURA 6 - Análise do mRNA de leptina dos adipócitos pela técnica

de Northernblot a partir de 16 semanas até a semana

antes da puberdade.

Letras diferentes, diferem estatisticamente (p<0,05).

Fonte: Adaptado de GARCIA et al. (2002).

Estudos em rebanhos bovinos têm demonstrado que a expressão gênica

e a concentração da leptina circulante são afetadas pelo fluxo de nutrientes e

associadas com alterações nos níveis séricos de insulina, de IGF-I e de LH em

novilhas na fase de pré-puberdade (AMSTALDEN et al., 2000). Além disso, a

administração de leptina recombinante de ovino estimula significativamente a

secreção de insulina pelo pâncreas e de LH pela glândula pituitária de vacas

ovariectomizadas e em jejum por 60 horas (Figura 7) (AMSTALDEN et al.,

2002). Estudos demonstram que a expressão do gene da leptina e a leptina

circulante respondem positivamente em curto prazo ao fluxo de nutrientes e

estão associadas com mudanças na concentração de insulina, IGF-I e nos

pulsos de LH (GARCIA et al., 2002).

11

FIGURA 7 - Padrões individuais de secreção de LH de dois animais

representando o grupo controle e dois animais

representando o tratamento (animais em jejum) no

segundo dia do experimento, após a infusão

intracerebroventricular de leptina recombinante ovina.

Fonte: Adaptado de AMSTALDEN et al. (2002).

Dentro de certos limites, a idade à puberdade pode ser afetada pela

ingestão de energia dietética, pela taxa de crescimento e pela adiposidade. A

restrição moderada de energia da dieta e o crescimento restrito atrasam a

puberdade, primariamente, através da inibição de elevadas frequências de

pulsos de LH, que ocorre, em parte, devido à elevada sensibilidade ao estradiol

e à falta de um sinal de hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH)

(WILLIANS et al., 2002).

12

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os mecanismos fisiológicos envolvidos na ação da leptina com a

reprodução ainda não encontram-se completamente elucidados. Porém há

indícios da interação deste hormônio com os mecanismos endócrinos

envolvidos com a reprodução. Portanto há necessidade de mais estudos para

melhor compreensão desta interação hormonal, bem como formas de utilização

das informações obtidas para melhorar o desempenho reprodutivo nas

propriedades.

13

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