Characteristics of toll-like receptors in rat pineal glands the and involvement in the understanding of the immune-pineal axis

A glândula pineal regula diversos ritmos biológicos e respostas de defesa em indivíduos hígidos através da síntese noturna de melatonina. Por outro lado, é sabido que processos inflamatórios reduzem a produção deste hormônio na glândula pineal. Neste estudo utilizamos um arranjo de qPCR para investigar a expressão circadiana de 84 genes relacionados a sinalização via receptores do tipo toll e NF-κB em glândulas pineais de rato. Confirmamos ainda, a expressão de 14 proteínas em pinealócitos através de ensaios de imunocitoquímica. Nossos resultados indicam que 70 genes inflamatórios são expressos ritmicamente na glândula pineal de ratos, enquanto 7 não são expressos e outros 7 genes são expressos, mas sem ritmicidade. Grande parte dos genes examinados apresenta padrão de expressão circadiana com maior conteúdo transcricional na fase de claro, atingindo a máxima expressão no final desta fase. Após o apagar das luzes, a expressão destes genes é rapidamente reduzida. Um possível envolvimento do ritmo de glicocorticóides endógeno sobre o padrão dessa expressão gênica foi avaliado através do bloqueio de GR por mifepristona, o que induziu a regulação da expressão de 13 genes e redução do conteúdo plasmático de melatonina no ZT18. Ainda, avaliamos o efeito da ativação dos TLR1, TLR2 e TLR6 sobre a glândula pineal e observamos que zimosan e Pam3CSK4 ativam a via do fator de transcrição NF-κB e bloqueia a síntese de melatonina induzida por noradrenalina in vitro. Por fim, utilizamos o modelo de obseidade induzido por dieta hipercalórica para avaliar se o processo inflamatório de baixa intensidade regula a síntede se melatonina in vivo. Observamos que nestas condições, a dieta hipercalórica induz rápido aumento no peso corporal e redução da produção noturna de melatonina. O efeito protetor da melatonina sobre o ganho de peso induzido por dieta foi testado através da restauração da melatonina na água de beber noturna de animais expostos à dieta. Em conjunto, nossos resultados indicam que genes inflamatórios são expressos ritmicamente na glândula pineal de ratos e influenciam a produção circadiana de melatonina via reconhecimento de padrões moleculares associados à patógenos ou sinais de perigoThe pineal gland regulates several circadian rhythms as well as immune responses in healthy animals via rhythmic production of melatonin, the hormone of darkness. On the other hand, nocturnal melatonin levels are reduced in the course of inflammation. To date, it remains to be clear the mechanisms by which the immune system affects pineal melatonin synthesis. Here we used a qPCR array profiler to investigate circadian gene expression of 84 genes related to Toll-Like Receptors and Nuclear Factor kappa B signaling. We also examined the expression of 14 proteins in pinealocytes by immunocytochemistry. Our results indicate rhythmic expression of 70 inflammatory genes, while 7 genes were not expressed and 7 were expressed without rhythmicity. The overall majority of genes tested showed a pattern of expression with a cumulative diurnal increase that peaks at the light phase of ZT12 followed by a fast reduction in the expression as soon as the light is turned off. The possible involvement of endogenous glucocorticoid rhythm in the modulation of pineal\'s inflammatory gene expression were tested by blocking Glucocorticoid Receptor (GR) using mifepristone. This procedure modulated the expression of 13 genes. In addition, the blockade of GR reduced the circulating melatonin levels at ZT18. The activation of TLR1, TLR2 and TLR6 induces the nuclear translocation of NF-κB signaling and blocks noradrenaline-induced melatonin synthesis in vitro. In addition, high-fat diet feeding increases body weight and reduce the circulating melatonin levels at ZT18. The protective role of melatonin in diet-induced weight gain was also determined by giving these rats melatonin in their drinking water at night. Altogether, our results highlight that inflammatory genes are transiently expressed in the rat pineal gland and influences the daily fluctuation of melatonin synthesi