Analise da plasticidade sinaptica em motoneuronios alfa medulares no modelo experimental da distrofia muscular tipo Duchenne
Gustavo Ferreira Simões
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Si51a
[Alpha motoneuron imput changes in dystrophic MDX mice after sciatic nerve transection]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
74 f. : il.
Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença de caráter recessivo,
onde o cromosso X sofre mutações e não codifica o gene responsável pela produção da distrofina. Atinge aproximadamente 1 em cada 3500 nascidos vivos. A distrofina, juntamente com o complexo glicoproteína-distrofina,... Ver mais Resumo: A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença de caráter recessivo,
onde o cromosso X sofre mutações e não codifica o gene responsável pela produção da distrofina. Atinge aproximadamente 1 em cada 3500 nascidos vivos. A distrofina, juntamente com o complexo glicoproteína-distrofina, tem as funções de manter as ligações entre o citoesqueleto e a matriz extracelular, manter a integridade da membrana celular, promover a distribuição de forças laterais entre as fibras musculares e a comunicação entre o meio intra e extra-celular. A DMD é normalmente diagnosticada entre 2 e 5 anos de idade sendo caracterizada por degeneração progressiva e fraqueza da musculatura esquelética,que é substituída por tecido adiposo e fibroso. Os pacientes vão a óbito por volta dos 20 anos devido à falência estrutural e funcional do músculo diafragma e/ou cardíaco. Atualmente, muito se sabe sobre o acometimento muscular na DMD, mas poucos estudos estão voltados para os efeitos no Sistema Nervoso Central (SNC), mais especificamente no microambiente do motoneurônio medular. Sabe-se que durante a evolução da doença, o terminal axonal, na junção neuromuscular, entra em um ciclo de denervação (retração) e reinervação (brotamento). Evidências recentes mostram que neurônios e células gliais expressam moléculas anteriormente tidas como exclusivas do Sistema Imunológico. No entanto, a presença desses elementos no (SNC) parece estar relacionada a outras funções. Um exemplo é o complexo de histocompatibilidade principal classe I (MHC I) que apresenta papel importante no refinamento sináptico durante o desenvolvimento do SNC e também é fundamental na resposta após uma lesão nervosa no adulto. Nesse contexto, estudos recentes sugerem que a expressão de MHC I desempenhe importante papel na manutenção das conexões sinápticas, bem como na comunicação neurônio/glia após lesão. No presente trabalho, foram utilizados camundongos MDX, que exibem lesões histológicas similares à distrofia muscular no homem e seu controle, C57BL/10, com o intuito de investigar os processos de plasticidade ciática e astrogliose reativa no microambiente da medula espinhal. Para tal, os camundongos das duas linhagens foram submetidos a uma transecção unilateral do nervo isquiático. Uma semana após a axotomia, os animais foram submetidos à eutanásia e suas medulas espinhais lombares processadas para imunohistoquímica (anticorpos para MHC I, Sinaptofisina e GFAP - Glial Fibrillary Acidic Protein) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os lados contralaterais à lesão foram utilizados como controle para cada linhagem. A imunohistoquímica mostrou aumento da expressão de MHC I e GFAP e diminuição da expressão de sinaptofisina no lado ipsilateral à lesão nas duas linhagens. Nos camundongos MDX, os lados contralateral (não lesionado) e ipsilateral (lesionado) apresentaram uma diminuição significativa da expressão de sinaptofisina e aumento significativo de GFAP em relação aos mesmos lados nos camundongos C57BL/10. Ainda, a análise ultraestrutural quantitativa indicou maior retração ciática na linhagem MDX, antes e após a transecção do nervo isquiático. Através dessas observações, podemos sugerir que essa redução de sinapses nos motoneurônios alfa-medulares e aumento da astrogliose circunjacente aos neurônios alfa-medulares, seja decorrente da desconexão parcial entre o orgão alvo e o corpo neuronal durante o período de ciclos de degeneração/regeneração muscular que ocorrem a partir das primeiras semanas
de vida nos camundongos MDX. Estes ciclos podem repercutir retrogradamente nos corpos celulares dos motoneurônios alfa-medulares, provocando uma série de alterações (como, por exemplo, o edema do corpo celular, a retração de terminações sinápticas, o deslocamento do núcleo para a periferia e a dissolução da substância de Nissl) denominadas cromatólise. Houve aumento da expressão de MHC I, em graus variáveis, nas duas linhagens. Os resultados da imunohistoquímica mostram uma correlação entre a reatividade glial subseqüente à axotomia e o processo de retração sináptica que ocorre ao nível da medula espinhal. Logo, reforçam a idéia de que os astrócitos são elementos ativos no processo de plasticidade sináptica.
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onde o cromosso X sofre mutações e não codifica o gene responsável pela produção da distrofina. Atinge aproximadamente 1 em cada 3500 nascidos vivos. A distrofina, juntamente com o complexo glicoproteína-distrofina,... Ver mais Resumo: A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença de caráter recessivo,
onde o cromosso X sofre mutações e não codifica o gene responsável pela produção da distrofina. Atinge aproximadamente 1 em cada 3500 nascidos vivos. A distrofina, juntamente com o complexo glicoproteína-distrofina, tem as funções de manter as ligações entre o citoesqueleto e a matriz extracelular, manter a integridade da membrana celular, promover a distribuição de forças laterais entre as fibras musculares e a comunicação entre o meio intra e extra-celular. A DMD é normalmente diagnosticada entre 2 e 5 anos de idade sendo caracterizada por degeneração progressiva e fraqueza da musculatura esquelética,que é substituída por tecido adiposo e fibroso. Os pacientes vão a óbito por volta dos 20 anos devido à falência estrutural e funcional do músculo diafragma e/ou cardíaco. Atualmente, muito se sabe sobre o acometimento muscular na DMD, mas poucos estudos estão voltados para os efeitos no Sistema Nervoso Central (SNC), mais especificamente no microambiente do motoneurônio medular. Sabe-se que durante a evolução da doença, o terminal axonal, na junção neuromuscular, entra em um ciclo de denervação (retração) e reinervação (brotamento). Evidências recentes mostram que neurônios e células gliais expressam moléculas anteriormente tidas como exclusivas do Sistema Imunológico. No entanto, a presença desses elementos no (SNC) parece estar relacionada a outras funções. Um exemplo é o complexo de histocompatibilidade principal classe I (MHC I) que apresenta papel importante no refinamento sináptico durante o desenvolvimento do SNC e também é fundamental na resposta após uma lesão nervosa no adulto. Nesse contexto, estudos recentes sugerem que a expressão de MHC I desempenhe importante papel na manutenção das conexões sinápticas, bem como na comunicação neurônio/glia após lesão. No presente trabalho, foram utilizados camundongos MDX, que exibem lesões histológicas similares à distrofia muscular no homem e seu controle, C57BL/10, com o intuito de investigar os processos de plasticidade ciática e astrogliose reativa no microambiente da medula espinhal. Para tal, os camundongos das duas linhagens foram submetidos a uma transecção unilateral do nervo isquiático. Uma semana após a axotomia, os animais foram submetidos à eutanásia e suas medulas espinhais lombares processadas para imunohistoquímica (anticorpos para MHC I, Sinaptofisina e GFAP - Glial Fibrillary Acidic Protein) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os lados contralaterais à lesão foram utilizados como controle para cada linhagem. A imunohistoquímica mostrou aumento da expressão de MHC I e GFAP e diminuição da expressão de sinaptofisina no lado ipsilateral à lesão nas duas linhagens. Nos camundongos MDX, os lados contralateral (não lesionado) e ipsilateral (lesionado) apresentaram uma diminuição significativa da expressão de sinaptofisina e aumento significativo de GFAP em relação aos mesmos lados nos camundongos C57BL/10. Ainda, a análise ultraestrutural quantitativa indicou maior retração ciática na linhagem MDX, antes e após a transecção do nervo isquiático. Através dessas observações, podemos sugerir que essa redução de sinapses nos motoneurônios alfa-medulares e aumento da astrogliose circunjacente aos neurônios alfa-medulares, seja decorrente da desconexão parcial entre o orgão alvo e o corpo neuronal durante o período de ciclos de degeneração/regeneração muscular que ocorrem a partir das primeiras semanas
de vida nos camundongos MDX. Estes ciclos podem repercutir retrogradamente nos corpos celulares dos motoneurônios alfa-medulares, provocando uma série de alterações (como, por exemplo, o edema do corpo celular, a retração de terminações sinápticas, o deslocamento do núcleo para a periferia e a dissolução da substância de Nissl) denominadas cromatólise. Houve aumento da expressão de MHC I, em graus variáveis, nas duas linhagens. Os resultados da imunohistoquímica mostram uma correlação entre a reatividade glial subseqüente à axotomia e o processo de retração sináptica que ocorre ao nível da medula espinhal. Logo, reforçam a idéia de que os astrócitos são elementos ativos no processo de plasticidade sináptica.
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Abstract: The Duchenne muscular dystrophy (DMD) is characterized by muscle degeneration and structural defects in the neuromuscular synapse that are caused by mutations in dystrophin. It is an X-linkend recessive and progressive musclewasting disease. It affects approximately 1/3500 male births....
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Abstract: The Duchenne muscular dystrophy (DMD) is characterized by muscle degeneration and structural defects in the neuromuscular synapse that are caused by mutations in dystrophin. It is an X-linkend recessive and progressive musclewasting disease. It affects approximately 1/3500 male births. Diagnosis of the DMD is usually made between the ages from 2 to 5 years old. Life expectancy is between the late teens and early twenties. At present, a lot is known about the muscular injuries in the Duchenne muscular dystrophy, but few studies are focused on the effects of the disease in the Central Nervous System, more specifically in the microenvironment surrounding the alpha motoneurons. The aim of this study was to investigate eventual synaptic alterations and glial reactivity changes in the microenvironment surrounding the alpha motoneurons in a Duchenne muscular dystrophy animal model, namely the MDX mice. In this sense, six weeks old, male, MDX mice, were subjected to the left sciatic nerve transection. The axotomy was performed after the cycles of muscular degeneration/regeneration, previously described in such model of muscular dystrophy. C57BL/10 mice were used as controls. Seven days after surgery, the animals were sacrificied and their lumbar spinal cords processed for immunohistochemistry (anti-MHC I, anti-Synaptophysin and anti-GFAP glial fibrillary acidic protein antisera were used. Overall MHC-I expression increased in both strains after axotomy. Nevertheless, MDX mice displayed a significantly smaller MHC I upregulation (MDX, 18,90 ± 0,60, mean + se; C57BL/10, 24,34 ± 1,06, p>0,05). Regarding GFAP expression, MDX showed a stronger astrogliosis in comparison to C57BL/10 mice (MDX, 16,0 ± 1,06; C57BL/10, 9,7 ± 0,43; p<0,01). In MDX mice the imunostaining demonstrated
significant decreased of synaptophysin expression (MDX, 4,250778 ± 0,300686; C57BL/10, 5,694914 ± 0,283379; p< 0,05). Indeed, ultrastrutural quantitative analysis showed more intense synaptic detachment in MDX mice, indicating a reduction of synaptic activity before and after axotomy. We conclude that the reduction of active inputs to the alpha motoneurons and increased astrogliosis in MDX mice maybe associated with the cycles of muscle degeneration/regeneration that occur postnatally. Also, the decreased MHC I expression in MDX mice may indicate a lower regenerative potential after lesion.
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significant decreased of synaptophysin expression (MDX, 4,250778 ± 0,300686; C57BL/10, 5,694914 ± 0,283379; p< 0,05). Indeed, ultrastrutural quantitative analysis showed more intense synaptic detachment in MDX mice, indicating a reduction of synaptic activity before and after axotomy. We conclude that the reduction of active inputs to the alpha motoneurons and increased astrogliosis in MDX mice maybe associated with the cycles of muscle degeneration/regeneration that occur postnatally. Also, the decreased MHC I expression in MDX mice may indicate a lower regenerative potential after lesion.
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Gustavo Ferreira Simões
Analise da plasticidade sinaptica em motoneuronios alfa medulares no modelo experimental da distrofia muscular tipo Duchenne
Gustavo Ferreira Simões
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