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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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