Impact of methamphetamine on dentate gyrus neurogenesis: the underlying mechanisms and the role of neuropeptide Y
Year: 2014
Type: dissertation
Abstract: A metanfetamina (MET) é uma droga de abuso, cujo consumo tem vindo a aumentar a nível mundial. Vários estudos mostraram que o consumo de MET induz danos irreversíveis a nível cerebral, reflectindo-se em défices cognitivos. Apesar dos mecanismos serem ainda pouco conhecidos, tem sido sugerido que a neurogénese do giro dentado (GD) poderá contribuir para estes défices, uma vez que tem um papel fundamental na cognição. No geral, a MET tem um impacto negativo na neurogénese do GD, nomeadamente na proliferação celular e na diferenciação em neurónios. Por outro lado, tem sido demonstrado que o neuropeptídeo Y (NPY) exibe propriedades protectoras, pró-proliferativas e pró-neurogénicas. Para melhor perceber os mecanismos implícitos nos défices cognitivos induzidos pela MET, o nosso objectivo consistiu em estudar o seu efeito na neurogénese do GD, focando principalmente na capacidade de auto-renovação das células estaminais, na diferenciação em neurónios e nas propriedades funcionais dos neurónios imaturos e maturos. Mais ainda, o papel protector do NPY foi avaliado na tentativa de identificarmos um potencial alvo terapêutico contra os efeitos nefastos provocados pela MET na neurogénese do GD. Neste trabalho, usámos neuroesferas do GD para estudar o impacto da MET nas propriedades de auto-renovação das células estaminais. Verificámos que a MET (1 nM) retarda a progressão do ciclo celular da fase G0/G1 para a fase S, aumentando o número de células na fase G0, acompanhado pela diminuição da expressão da ciclina E. Em paralelo, a MET diminuiu os níveis de fosforilação do receptor do factor de crescimento da epiderme (FGFR) e da proteína cinase regulada por sinal extracelular (ERK). Além disso, a MET (10 nM) diminuiu a capacidade de auto-renovação das células estaminais do GD verificado pela diminuição do número de neuroesferas. No entanto, a MET diminuiu a divisão celular no sentido da auto-renovação (pares de células Sox2+/Sox2+) aumentando no sentido da diferenciação (pares de células Sox2-/Sox2-), tendo sido este efeito mediado por receptores N-metil-D-aspartato (NMDA). Em concordância, verificámos que o fenótipo neuronal foi preferencialmente gerado. Em conclusão, a MET afectou negativamente a proliferação e a auto-renovação das células estaminais, mas levando à sua diferenciação em neurónios. No presente trabalho, foi também explorado o efeito da MET na morte celular, proliferação e diferenciação neuronal em culturas derivadas de neuroesferas do GD, bem como o papel protector do NPY. Estas culturas foram expostas a diferentes concentrações de MET (1 – 1000 nM) e foi verificado um aumento da morte celular por apoptose e por necrose para concentrações superiores a 10 nM sem, no entanto, afectar a proliferação celular. Mais ainda, a MET aumentou a libertação de glutamato, e a inibição dos receptores NMDA preveniu a morte celular por apoptose. Curiosamente, a MET diminuiu a diferenciação em neurónios para todas as concentrações testadas, inclusivamente a concentração não tóxica (1 nM). O NPY conseguiu prevenir a morte celular por apoptose induzida pela MET, através da activação dos receptores Y1 ou Y2, bem como o aumento da libertação de glutamato induzida pela MET. Por outro lado, o NPY preveniu também a diminuição do número de neurónios maturos provocada pela MET através da activação dos receptores Y1. É ainda de salientar que, por si só, o NPY promoveu a proliferação e a diferenciação neuronal através da activação dos receptores Y1. Em resumo, a MET teve um impacto negativo na viabilidade e neurogénese das células do GD, mas o NPY revelou-se uma ferramenta promissora contra estes feitos nefastos. O efeito da MET na neurogénese e nas propriedades funcionais dos neurónios imaturos e maturos foram avaliados num modelo animal de neurogénese no GD, os murganhos G42 (GAD67-GFP), em que os neurónios imaturos são identificados pela expressão da proteína verde fluorescente (GFP). Assim, os animais foram administrados com 2 mg/kg de MET, uma vez por dia durante 7 dias. A MET promoveu a diferenciação dos neurónios imaturos sem alterar o seu número. Contudo, a MET não teve qualquer efeito na cinética dos potenciais de acção (PAs) nem nas propriedades passivas de membrana (capacitância, resistência de membrana e potencial de membrana em repouso). As células GFP+ do grupo 2 e do grupo 3, que geram poucos PAs ou alta frequência de PAs, respectivamente, geraram correntes pós-sinápticas excitatórias (CPSEs), exibindo também potenciação após aplicação de trens de estimulação nas fibras do córtex entorrinal medial. Curiosamente, a MET induziu potenciação de longa duração (PLD) nas células do grupo 3, enquanto nas células maturas aumentou a amplitude da PLD. Em conclusão, a MET induziu diferenciação dos neurónios imaturos, incitou PLD nas células GFP+ do grupo 3 e gerou maior PLD nas células granulares maturas.
Author: Sofia Baptista
Language: English
Subfield: Developmental Neuroscience
Field: Neuroscience
Domain: Life Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2606029765