Hypothalamic and hippocampal neutral aminopeptidase, dipeptidyl peptidase IV, CD13, CD26 and Fos in glutamate monosodium induced obesity and food deprivation in rats

Alterações na atividade de peptidases no sistema nervoso central (SNC) de adictos a narcóticos, abstinentes dependentes de opióides, diabéticos e indivíduos com desequilíbrio hidrosalino, têm sido achados instigantes no contexto atual dos conhecimentos sobre o balanço energético. Neste sentido, são particularmente interessantes o fenômeno da proteólise irrestrita e o envolvimento de diversos peptídeos do SNC, especialmente no hipotálamo e hipocampo, como as incretinas, neuropeptídeo Y, peptídeo YY, peptídeos derivados da proopiomelanocortina (melanocortinas e beta-endorfinas), somatostatina, vasopressina e angiotensinas. O presente estudo avaliou a hipótese de que aminopeptidases que têm alguns desses peptídeos como substratos, a aminopeptidase neutra (APN) (sensível PSA, e insensível APM/CD13, à puromicina) e a dipeptidil peptidase IV (DPPIV/CD26) (sensível - DPPIV-DS, e insensível - DPPIV-DI à diprotina), poderiam relacionar-se com a obesidade induzida por glutamato monossódico (MSG) e com o estado de privação alimentar. Foram analisadas as expressões gênica e protéica da CD13 e CD26, as atividades enzimáticas de PSA, APM, DPPIV-DS e DPPIV-DI em fração solúvel e de membrana solubilizada, a ativação celular (imuno-reatividade a Fos), a distribuição imuno-histoquímica regional de CD13 e CD26 no hipotálamo e hipocampo e as correlações entre atividades peptidásicas, massa corporal, índice de Lee, massa dos depósitos de gordura periepididimal e retroperitoneal, comprimento naso-anal e glicemia de ratos obesos MSG e normais, sob regime de privação ou alimentação normal. Comparativamente aos controles, os animais MSG apresentaram: (i) aumento da massa absoluta de gordura retroperitoneal, índice de Lee, expressão protéica CD13 membranal do hipocampo, expressão protéica policlonal CD26 membranal do hipotálamo, atividade DPPIV-DI e expressão protéica monoclonal CD26 membranal do hipocampo; e (ii) diminuição da massa corporal absoluta, comprimento nasoanal, expressão gênica de CD13, expressão protéica membranal de CD13, expressão protéica policlonal de CD26 solúvel e membranal, atividades PSA solúvel e DPPIV-DI solúvel e membranal hipotalâmicas e DPPIV-DS membranal do hipocampo. A privação de alimento também influencia alguns destes parâmetros. As correlações entre os parâmetros biométricos confirmaram características deste modelo de obesidade e adicionalmente sugeriram que a deficiência e a sobrecarga relativas de captação de glicose, respectivamente pela gordura periepididimal e retroperitoneal, poderiam estar associadas ao desenvolvimento do diabetes melito tipo 2 no obeso MSG. Confirmou-se a identidade da proteína CD13 com a atividade peptidásica APM. A DPPIV-DI foi identificada como a CD26 canônica. Em geral, o presente estudo evidenciou o envolvimento das atividades PSA, DPPIV-DI e -DS hipotalâmicas (mas não da APM) e das proteínas CD13 e CD26, na regulação endócrina do balanço energético (provavelmente via atuação sobre neuropeptídeo Y, somatostatina e opióides). No hipocampo, o padrão destas alterações foi compatível com efeito deletério sobre memória, aprendizado (PSA e APM) e comportamento emocional (DPPIV-DI e DS). CD13 e CD26 apresentaram ampla distribuição no hipotálamo, a qual, em condições normais, foi coincidente com a imuno-reatividade à Fos nos núcleos supraóptico, periventricular, retroquiasmático e arqueado. Nestas áreas, relacionadas ao controle do balanço energético, ocorreram alterações densitométricas da imuno-reatividade a CD13, CD26 e Fos em função da obesidade MSG e/ou da privação de alimento. Em suma, proteínas com atividades de aminopeptidase neutra 9 ou dipeptidil peptidásica do tipo IV e/ou homólogas à CD13 ou CD26 são fatores fisiopatológicos e alvos farmacológicos potenciais de distúrbios do metabolismo energético.Alterations of peptidase activity levels in the central nervous system (CNS) in drug addicts, abstinent opioid-dependent, diabetic and subjects with disrupted hydrosaline equilibrium, have been arousing findings in the context of current knowledge about regulatory mechanisms of food intake and energy balance. In this sense, the involvement of leptin, ghrelin, insulin and other peptides in the CNS, including incretins, neuropeptide Y, peptide YY, proopiomelanocortins (melanocortins and _-endorphin), somatostatin and vasopressin, which are susceptible to hydrolysis by aminopeptidases (APs), mainly in the hypothalamus and hippocampus, are particularly interesting. The present work evaluated if aminopeptidase activities involved in the hydrolysis of these peptides, i.e. neutral AP (APN) (sensitive- or insensitive-puromycin AP, PSA or APM/CD13, respectively) and dipeptidyl peptidase IV (DPPIV/CD26) (sensitive- or insensitive-diprotin dipeptidyl peptidase, DPPIV-DS or DPPIVDI, respectively), are associated with monosodium glutamate (MSG) induced obesity and food deprivation. It was analysed the gene and protein expressions of CD13 and CD26, catalytic activities of PSA, APM, DPPIV-DS and DPPIV-DI in soluble and membrane-bound fractions, cellular activation (Fos immunoreactivity) and regional immunohistochemistry distribution of CD13 and CD26, in hypothalamus and hippocampus, and inter-relations among these peptidase activities, body mass, Lee index, mass of epidydimal and retroperitoneal fat pad, naso-anal length and glycemia in normal and obese MSG rats under normal or deprived feeding regimens. Relative to control, MSG presented: (i) increased retroperitoneal mass, Lee index, CD13 protein expression in membrane-bound fraction of hippocampus, CD26 polyclonal protein expression in membrane-bound fraction of hypothalamus, DPPIV-DI activity and CD26 monoclonal protein expression in membranebound fraction of hippocampus; and (ii) reduction of body mass, naso-anal length, CD13 gene expression, CD13 protein expression in membrane-bound fraction, CD26 polyclonal protein expression in soluble and membrane-bound fraction, PSA activity in soluble fraction and DPPIV-DI activity in soluble and membrane-bound fractions of hypothalamus, and DPPIVDS in membrane-bound fraction of hippocampus. Food deprivation also influenced some of these parameters. The correlations between biometric parameters confirmed the characteristics of this obesity model and further suggested that disability and overload on the uptake of glucose, respectively by the epididymal and retroperitoneal fat, could be linked to the development of diabetes mellitus type 2 in obese MSG. CD13 protein identity with APM peptidase activity was confirmed. DPPIV-DI was identified as the canonical CD26 protein. In general, the present work revealed the involvement of PSA, DPPIV-DI and DS hypothalamic activities (but not the APM) and the CD13 and CD26 proteins, in endocrine regulation of energy balance (probably through action on neuropeptide Y, somatostatin and opioids). In the hippocampus, the patterns of these changes were consistent with deleterious effects on memory, learning (PSA and APM) and emotional behavior (DPPIV-DI and DS). CD13 and CD26 presented wide distribution in hypothalamus, which, in normal conditions, is coincident with Fos immunoreactivity in the supraoptic, periventricular, retrochiasmatic and arcuate nuclei. In these areas, related to the control of energy balance, densitometric changes of CD13, CD26 and Fos immunoreactivity occurred according to the obesity MSG and/or food deprivation. Briefly, proteins presenting neutral aminopeptidase or dipeptidyl peptidase IV 11 activities and/or CD13 or CD26 homologous are physiopathological factors and potential pharmacological targets of energetic metabolism disturbances