Importância da ação autócrina/parácrina dos fatores de crescimento tipo-insulina 2 (IGF2) no crescimento muscular e regeneração do zebrafish (Danio rerio)

Abstract

O eixo somatotrópico, constituído essencialmente pelo hormônio do crescimento (GH) e pelos fatores de crescimento tipo insulina (IGFs), é o principal regulador do crescimento somático em vertebrados. Entretanto, o real papel dos diferentes IGFs na fisiologia de teleósteos ainda não está totalmente esclarecido. Dessa forma, o principal objetivo desta tese foi avaliar a participação dos IGFs sobre o crescimento muscular pós-embrionário e regeneração em zebrafish (Danio rerio). Assim, o primeiro estudo desta tese utilizou um modelo de zebrafish GH-transgênico para avaliar a relação entre os IGFs produzidos no músculo e no fígado com o crescimento muscular hipertrófico observado nestes animais. Os resultados demonstraram que a hipertrofia muscular causada pelo excesso de GH pode ocorrer tanto pela produção de IGFs provenientes do fígado quanto pela ação do IGF2b autócrino/parácrino proveniente do músculo. Além disso, é sugerido que a hipertrofia muscular observada nos transgênicos pode ser um resultado do desequilíbrio entre a via proliferativa MEK/ERK e a hipertrófica PI3k/Akt, a favor da última. No segundo estudo, foi avaliada a resposta regenerativa da musculatura esquelética de zebrafish selvagens após exercício de baixa intensidade. Estes experimentos mostraram uma queda no peso e fator de condição dos animais treinados. Porém, após um período de recuperação (72 Horas), os animais conseguiram restaurar o peso e fator de condição, além de aumentar o conteúdo total de proteína quando comparado aos demais grupos. Associado a estes resultados, houve uma alteração no padrão de expressão dos genes dos IGFs e dos fatores regulatórios miogênicos (MRFs) demonstrando que o treinamento e a recuperação têm efeitos distintos na expressão gênica. Ficou evidente também que igf2a e igf2b são importantes para a recuperação da musculatura de zebrafish após um estado catabólico. Tendo em vista que outros trabalhos já observaram a importância do IGF2b na regeneração de zebrafish, o último estudo desta tese teve como objetivo determinar se a superexpressão do GH pode alterar a capacidade regenerativa da nadadeira caudal através do sistema IGF. Foi observado que o excesso de GH potencializa a regeneração da nadadeira caudal de zebrafish após a segunda amputação através do aumento nos níveis de expressão dos genes igf2a e igf2b. Em conclusão, fica claro que os IGF2 exercem um papel regulador importante sobre os processos de regeneração e crescimento de zebrafish, o que chama atenção para possíveis aplicações destes fatores em estudos envolvendo as ciências biomédicas e para a aquicultura.

The objective of this study was to investigate the relationship between IGFs produced in the liver and skeletal muscle with muscle hypertrophy previously observed in a line of GH-transgenic zebrafish. In this sense, we evaluated the expression of genes related to the IGF system in liver and muscle of transgenics, as well as the main intracellular signaling pathways used by GH/IGF axis. Our results showed an increase in expression of igf1a, igf2a, and igf2b genes in the liver. Moreover, there was a decrease in the expression of igf1ra and an increase in muscle igf2r of transgenics, indicating a negative response of muscle tissue with respect to excess circulating IGFs. Muscle IGFs expression analyses revealed a significant increase only for igf2b, accompanied by a parallel induction of igfbp5a gene. The presence of IGFBP5a may potentiate the IGF2 action in muscle cells differentiation. Regarding JAK/STAT-related genes, we observed an alteration in the expression profile of both stat3 and stat5a in transgenic fish liver. No changes were observed in the muscle, suggesting that both tissues respond differently to GH-transgenesis. Western blotting analyses indicated an imbalance between the phosphorylation levels of the proliferative (MEK/ERK) and hypertrophic (PI3K/Akt) pathways, in favor of the latter. In summary, the results of this study suggest that the hypertrophy caused by GH-transgenesis in zebrafish may be due to circulating IGFs produced by the liver, with an important participation of muscle IGF2b. This group of IGFs appears to be favoring the hypertrophic intracellular pathway in muscle tissue of transgenic zebrafish.