Participación de citoesqueleto en la morfogenésis de células nerviosas

Los experimentos del presente proyecto de investigación tienen como objetivo general explorar los mecanismos celulares y moleculares involucrados en la morfogénesis neuronal sobre la base de la hipótesis de que existe una relación fundamental (interacción estructural y funcional) y bidireccional entre señales ambientales (moléculas de la matriz extracelular y neuritrofinas) y elementos del citoesqueleto (microtubulos y microfilamentos), que es esencial para promover y regular el desarrollo diferencial de axones y dentritas. De acuerdo a esto nos proponemos: 1. Analizar el patrón de expresión, distribución y función de proteínas microtubulares no-motoras (MAP-la, MAP-1b) y moléculas relacionadas a ezrinas en neuronas en desarrollo. 2. Identificar y caracterizar estructural y funcionalmente proteínas microtubulares motoras relacionadas a kinesina en neuronas en desarrollo y maduras de sistema nervioso central. 3. Determinar la distribución intracelular y función de receptores para neurotrofinas y moléculas de la matriz extracelular capaces de promover el crecimiento neurítico y el desarrollo de polaridad neuronal.

Rol de los factores de crecimiento Wnt sobre el desarrollo de polaridad neuronal y crecimiento axonal. Role of Wnt growth factors on neuronal polarity and axon growth.

El desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso dependen de la formación de circuitos neuronales específicos y de programas intrínsecos y extrínsecos que actúan como moduladores del desarrollo neuronal. Inicialmente, los neuroblastos "sensan" a través de receptores específicos, la presencia en el medio de factores de crecimiento, como neurotrofinas clásicas (BDNF, NGF, etc), IGF-1, factores Wnts, que regulan la diferenciación neuronal, polarización, migración, etc. Hasta hace pocos años, las funciones específicas de los diferentes sistemas de factor de crecimiento-receptor en el establecimiento de polaridad y la regulación del crecimiento axonal eran mayormente desconocidas. Más recientemente, trabajos de nuestro y otros grupos de investigación han aportado significativamente al conocimiento de los mecanismos que involucran los sistemas IGF-1-receptor de IGF-1, BDNF-TrkB y NGF-TrkA sobre el desarrollo de polaridad neuronal. Sin embargo, si bien se conoce que los factores de crecimiento Wnt cumplen un rol crucial en eventos que ocurren durante la maduración neuronal (dendritogénesis, sinaptogénesis) poco se sabe sobre los mecanismos por los cuales estos factores regularían el establecimiento inicial de polaridad y el crecimiento axonal. Los factores Wnt como así también su primer efector intracelular Dishevelled (DVL) y sus cascadas de señalización participan de procesos como neurogénesis, guiado axonal, desarrollo dendrítico y formación y mantenimiento de sinápsis. Por estas razones, para el desarrollo del presente proyecto planeamos estudiar los efectos de los factores Wnts, su receptor Frizzled (Fz) y su efector DVL sobre el establecimiento de polaridad y la regulación del crecimiento axonal. También compararemos los efectos de los factores Wnt con los de IGF-1 (el único factor de crecimiento conocido esencial para el establecimiento de polaridad). Finalmente, intentaremos determinar cuál o cuáles de las cascadas intracelulares de señalización activadas por los Wnts están involucradas en sus efectos axogénicos. La metodología a utilizar se basará en el empleo de cultivos primarios de neuronas de hipocampo de embriones de rata de 18 días de gestación, los que serán expuestos a los factores Wnt y/o IGF-1. Se diseñarán experimentos tendientes a evaluar los efectos de dichos factores durante los diferentes estadíos de diferenciación neuronal que se analizarán por microscopía de fluorescencia confocal. Al mismo tiempo se realizarán ensayos de subfraccionamiento que permitan purificar conos de crecimiento aislados en los que se evaluará el rol local de Wnt y sus efectores sobre la fosforilación de quinasas que median la adición local de membrana y elongación axonal. Se examiná el rol de DVL sobre la especificación axonal a través de la expresión epistática en neuronas no diferenciadas como así también se bloqueará su expresión a tavés del uso de siRNA o cDNAs que actúen como dominantes negativas. Finalmente, se examinará una posible "transactivación" por IGF-1 o Wnts de sus receptores o primeros efectores intracelulares específicos, IRS-1- PI3K para IGF-1 y Dishevelled para Wnts. Para ello, se diseñarán experimentos en los que se utilizarán inhibidores farmacológicos específicos y se realizan ensayos de fosforilación en conos de crecimiento aislados y en cultivos neuronales. Los resultados serán cuantificados y sometidos softwares estadísticos adecuados.El desarrollo de estos experimentos nos permitirá examinar posibles paralelismos entre la activación del sistema Wnt-Frizzled-Dishevelled y del sistema IGF-1-Receptor de IGF-1-PI3K, el único sistema factor de crecimiento-receptor conocido esencial para el establecimiento de la polaridad neuronal y así poder lograr un acercamiento al/los posible mecanismo/s que regula/n la diferenciación neuronal y el crecimiento axonal.

Leprosy patients: neurotrophic factors and axonal markers in skin lesions

Neurotrofinas são fatores de crescimento com papel fundamental na fisiopatologia neural. Esses mediadores modulam funcionalmente fibras nociceptivas. Mudanças em sua expressão têm sido relacionadas à perda precoce da nocicepção na hanseníase. Este estudo investigou a expressão de NGF, BDNF e NT3 em nervos dérmicos de pacientes hansenianos. A caracterização de fibras nervosas não mielinizadas foi feita por p75NTR e marcadores axonais NF-L e PGP 9.5. Os parâmetros clínicos de dano neural foram avaliados por monofilamentos Semmes-Wenstein. Nossos achados demonstram diminuição de NGF nos pacientes dimorfos em comparação aos controles. Resultados similares foram observados para PGP 9.5 (dimorfos: p<0,001; virchowianos: p<0,05) e NF-L (virchowianos: p<0.05), sugerindo degeneração avançada das terminações nervosas na hanseníase multibacilar. Foi observada correlação positiva entre p75NTR e PGP 9.5, indicando associação entre células de Schwann e axônios em fibras nervosas não mielinizadas. Os resultados indicam que o desequilíbrio na expressão das neurotrofinas pode participar do dano neural periférico.

Efeito combinado do exercício físico e da degradação da matriz extracelular na plasticidade do córtex cerebral após isquemia

O acidente vascular cerebral (AVC) é a maior causa de mortes e incapacidades neurológicas no Brasil, e mais de 80% deles são decorrentes de evento isquêmico. Os sobreviventes de AVC apresentam uma variedade de déficits motores, cognitivos e sensoriais, que prejudicam suas atividades de vida diária, limitando assim sua independência. Portanto, torna-se cada vez mais necessário elaborar estratégias terapêuticas que promovam a recuperação funcional de pacientes acometidos por AVC. Após isquemia do tecido nervoso, ocorre no meio extracelular a super expressão de moléculas inibitórias a regeneração neuronal e à plasticidade sináptica, como os proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSCs), o principal componente das redes perineuronais (RPNs). A remoção destas moléculas com a ação da enzima condroitinase ABC (ChABC) tem sido usada como estratégia para induzir a plasticidade neuronal. Outro fator que tem sido utilizado para estimular a neuroplasticidade é o exercício físico específico para o membro afetado após AVC. O exercício físico está relacionado à liberação de neurotrofinas, importantes para a regeneração do sistema nervoso. Portanto, a remoção dos PGSCs junto com o exercício físico pode potencializar a indução da plasticidade cerebral e recuperação funcional após lesão isquêmica experimental na área sensório-motora de ratos. Para testar nossa hipótese, utilizamos n=16 ratos (Ratus norvergicus) da linhagem Wistar, divididos nos seguintes grupos experimentais (todos com sobrevida de 21 dias após AVC isquêmico): Grupo Controle ou BSA (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA); Grupo Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA + exercício físico específico); Grupo ChABC (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC); e Grupo ChABC + Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC + exercício físico específico). A lesão isquêmica foi induzida através de microinjeções do vasoconstritor Endotelina-1 (ET-1) no córtex sensório-motor, na representação da pata anterior. Logo em seguida foi implantado uma microfatia de polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (grupos ChABC e ChABC + Exercício) ou BSA (grupos Controle e Exercício). Foram avaliadas a área de lesão e a degradação dos PGSCs, além da recuperação funcional da pata afetada através do teste da exploração vertical e do teste da escada horizontal. Avaliamos a área de lesão (mm²) com auxílio do programa ImageJ (NIH, USA), delimitando a área com palor celular e também marcada com azul de colanil que estava presente na solução de injeção do peptídeo vasoconstritor ET-1 e verificamos que não houve diferença significativa no tamanho da área de lesão entre os grupos Controle (0,48±0,12), Exercício (0,46±0,05), ChABC (0,50±0,18) e ChABC + Exercício (0,55±0,05) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Animais que foram submetidos à remoção enzimática dos PGSCs apresentaram imunomarcação para o anticorpo anti-condroitin-4-sulfato (C4S) na área de lesão ao final da sobrevida, não havendo evidencias de degradação de PGSCs nos grupos Controle e Exercício. Verificamos ainda no teste do cilindro que a indução da lesão isquêmica não provocou perda funcional ampla, não alterando o comportamento exploratório, nem a frequência de uso da pata anterior afetada dos animais após a lesão (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (0,33±0,10), 3 (0,29±0,17), 7 (0,30±0,10), 14 (0,29±0,16) e 21 (0,27±0,13) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (0,30±0,12), 3 (0,32±0,24), 7 (0,19±0,37), 14 (0,31±0,10) e 21 (0,32±0,09) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (0,34±0,07), 3 (0,20±0,11), 7 (0,23±0,07), 14 (0,33±0,14) e 21 (0,39±0,16) dias após a lesão; grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (0,34±0,04), 3 (0,20±0,09), 7 (0,26±0,04), 14 (0,18±0,08) e 21 (0,27±0,04) dias após a lesão) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). O grupo que teve apenas a remoção dos PGSCs apresentou um melhor desempenho motor no teste da escada horizontal, mantendo sua frequência de acertos quando comparado aos demais grupos, sendo que ao final da sobrevida de 21 dias, os grupos Controle e ChABC + Exercício alcançaram uma recuperação espontânea (equivalente ao teste pré-lesão), se aproximando do grupo ChABC. Apenas o grupo tratado somente com Exercício não alcançou a recuperação espontânea, apresentando um desempenho motor significativamente inferior aos demais grupos em todos os momentos de reavaliação (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (7,70±0,54), 3 (5,30±0,71), 7 (5,4±1,14), 14 (5,20±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (8,40±0,28), 3 (4,30±0,48), 7 (4,75±0,50), 14 (5,35±0,41) e 21 (5,05±0,67) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (7,65±0,97), 3 (6,90±0,65), 7 (7,80±0,37), 14 (7,15±0,87) e 21 (7,45±0,32) dias após a lesão; e grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (8,10±0,22), 3 (3,65±1,48), 7 (4,95±1,06), 14 (7,35±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Portanto, a remoção dos PGSCs, o exercício físico forçado precoce e sua associação não influenciaram no tamanho da área de lesão após isquemia focal no córtex sensório-motor. Porém, apenas a remoção dos PGSCs das redes perineuronais melhorou precocemente o desempenho motor do membro afetado após isquemia focal no córtex sensório-motor. Enquanto que a remoção dos PGSCs associada ao exercício físico melhorou o desempenho motor do membro afetado após a lesão, porém essa melhora foi tardia. E o exercício físico aplicado precocemente após isquemia focal no córtex sensório-motor prejudicou o desempenho motor do membro afetado.

A linguagem e a neuróbica: a leitura e a narrativa como prática da ginástica laboral

A neuróbica é um conjunto de atividades que necessitam mobilizar extensas áreas do córtex cerebral para serem realizadas. Esta mobilização neuronal acarreta a formação de estímulos que fazem com que células especiais do tecido nervoso produzam neurotrofinas. Estas neurotrofinas agem sobre os neurônios fazendo com que seus prolongamentos cresçam para procurar novos contatos sinápticos o que em, última análise, da maior longevidade não só para este neurônio, mas para o neurônio que foi incluído no circuito pela nova sinapse realizada. Por isso trata-se de uma verdadeira ginastica para o cérebro. Acreditando que a leitura de textos criativos e com narrativa cheia de detalhes e cenas inusitadas e espetaculares são textos que podem ser usados para este fim, nos propusemos a analisar a obra Reinações de Narizinho de Monteiro Lobato neste contexto. Assim, o objetivo deste trabalho é Identificar se a leitura do texto da obra de Monteiro Lobato Reinações de Narizinho, pode fornecer elementos que desencadeiam a mobilização das mais diferentes áreas do córtex cerebral fazendo com que possa ser considerada uma leitura neuróbica. Para tal, realizamos um levantamento bibliográfico sobre a temática da neuróbica na tentativa de identificar a prática desta atividade na leitura de textos que estimulam a imaginação e cognição. A conclusão deste trabalho é que a atividade de leitura é um imenso campo para a prática da neuróbica, e que aqueles textos que permitem o aguçar dos sentidos e emoções como é o exemplo de Reinações de Narizinho de Monteiro Lobato, podem ser utilizados como meio para a prática do exercício neuronal, pois estimulam amplamente a utilização de áreas corticais e circuitos neuronais localizados em diversas regiões cerebrais, dentre elas, a área da visão, sistema límbico, região do giro angular e supramarginal (áreas 39 e 40 de Brodmann, consideradas como integrantes...

Modulation of GABA and glutamate release by brain-derived neurotrophic factor : role of adenosine A2A receptors

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014