Year: 2016
Type: dissertation
Abstract: Este trabalho foi iniciado partindo da premissa em como, no cérebro, a glucose disponível regula a memória e a cognição em humanos saudáveis e pacientes com demência. Para além disso, a desregulação da glucose cerebral tem sido associada a doenças neuropsiquiátricas e as alterações na captação de glucose em áreas cerebrais específicas são considerados marcadores seletivos no diagnóstico de doenças neuropsiquiátricas. O trabalho experimental apresentado nesta tese de doutoramento teve como objetivo revelar como os neuromoduladores, incluindo a insulina, regulam o metabolismo da glicose no cérebro e quais as consequências dos danos ao nível do metabolismo da glicose cerebral em modelos animais. Para concretizar este objectivo, efetuamos estudos bioquímicos e eletrofisiológicos em estruturas cerebrais que se correlacionam com a cognição e personalidade, que são, o hipocampo e o córtex frontal. Também procedemos a uma bateria de testes comportamentais em roedores. Primeiro, optimizamos vários métodos in vitro para medições espaço-temporais e quantitativas da captação e metabolismo da glucose em fatias de hipocampo, fatias do córtex frontal e em culturas celulares. Depois, exploramos as características básicas da captação de glucose e metabolismo em fatias de hipocampo, incluindo o papel das vias de sinalização da insulina e de duas outras importantes famílias de neuromoduladores. Aqui, reportamos que a administração sistémica de streptozotocina (induzindo diabetes tipo 1) afecta tanto o repouso como a despolarização induzida pela captação e metabolismo da glucose dependente do receptor de canabinóides CB1 no hipocampo. Notavelmente, esta área cerebral é responsável pela formação e evocação da memória, que é regulada pela sinalização da insulina. Usando o mesmo composto diabetogénico mas agora administrado intracerebroventricularmente, obtivemos um modelo animal previamente caracterizado como diabetes cerebral, evitando a interferência de modificações periféricas. Além disso, os resultados apontaram para que a disfunção sináptica observada nas experiências de eletrofisiologia tenham ocorrido antes da perda sináptica e coincidiu com a disfunção metabólica. Em seguida, outro modelo animal foi utilizado, associado com disfunção metabólica, um modelo pré-diabético induzido pelo consumo de uma dieta rica em sacarose (Hsu). Este modelo tem a vantagem de ser menos invasivo do que a injeção cerebral de STZ e melhor mimetizar as doenças associadas ao estilo de vida humano, e para além disso permitir ainda o estudo da fase inicial da doença, a fase anterior à ocorrência da diabetes. De acordo com a análise de hipocampo por espectroscopia de elevada resolução por rotação em ângulo mágico (HRMAS) em tecidos de animais Hsu, a dieta Hsu induziu modificações metabólicas periféricas sem um impacto aparente no metabolismo cerebral, apesar destes animais exibirem danos na memória. Procuramos também modificações nos circuitos da via hipocampal Schaffer-CA1, que está conectada com tarefas dependentes de memória hipocampal e não foram detetadas alterações. Posteriormente, questionamos se a dieta Hsu afectaria outra via mediadora da consolidação da memória espacial e o processo de reconhecimento em ratos, nomeadamente a via temporomónica. Observamos que a dieta Hsu danifica a plasticidade sináptica na via temporomonica-CA1 das sinapses piramidais. Adicionalmente, testamos o papel do receptor adenosinérgico nestas vias e observamos que, no hipocampo, a dieta Hsu regula para cima o receptor A1. Seguidamente, investigamos a hipótese de que a ativação do receptor A2B com baixa afinidade para a adenosina pudesse promover a captação de glucose em neurónios e astrócitos relacionando atividade cerebral com o metabolismo energético. Desenvolvemos um protocolo para a medição fluorescente em tempo real da captação de deoxiglucose em fatias de hipocampo, um complemento ideal das análises quantitativas. Verificamos que a ativação do receptor A2B está associada com o aumento tónico e instantâneo do transporte de glucose para os neurónios e astrócitos no cérebro de ratinho, levantando a possibilidade de em futuras investigações se avaliar o potencial clínico deste novo mecanismo glucoregulador. Em conclusão, este trabalho de tese contribuiu para elucidar os mecanismos pouco definidos que regulam o metabolismo da glucose cerebral. Encontramos novas provas que ligam a deficiência da plasticidade sináptica hipocampal e de memória às doenças metabólicas. Também identificamos o receptor A2B como um possível novo alvo terapêutico para estimular o metabolismo da glucose cerebral com o objectivo de atenuar o aparecimento de doenças cerebrais.
Language: English
Subfield: Cellular and Molecular Neuroscience
Field: Neuroscience
Domain: Life Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2557840725