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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.41.2017.tde-09122016-154805
Document
Auteur
Nom complet
Deborah Azzi Nogueira
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2016
Directeur
Jury
Haddad, Luciana Amaral (Président)
Ferrari, Merari de Fatima Ramires
Festuccia, William Tadeu Lara
Kihara, Alexandre Hiroaki
Pagano, Rosana de Lima
Titre en portugais
Os produtos dos genes Tsc1 e Tsc2 em processos neurodegenerativos
Mots-clés en portugais
Complexo da esclerose tuberosa
Dieta hiperlipídica
Doença de Parkinson
Expressão Gênica
Neurodegeneração
TSC1
TSC2
Resumé en portugais
O complexo da esclerose tuberosa (TSC) é uma doença genética que pode afetar órgãos específicos de qualquer sistema do organismo humano. Em geral, as lesões surgem pela inativação bialélica de um dos genes supressores tumorais Tuberous Sclerosis Complex 1 (TSC1) ou 2 (TSC2). Por outro lado, nas regiões corticais e subcorticais do cérebro, as lesões decorrentes de falhas de migração neuronal e sua arborização podem ser explicadas pela haploinsuficiência de TSC1 ou TSC2. As lesões do córtex cerebral apresentam-se comumente com epilepsia refratária, a qual, por sua vez, pode se associar a deficiência intelectual e transtornos do comportamento. Estes quadros clínicos podem estar presentes em pacientes com TSC sem lesão anatômica detectável à ressonância nuclear magnética do crânio. As proteínas hamartina ou tuberina, conhecidas também como TSC1 e TSC2, são codificadas respectivamente pelos genes TSC1 e TSC2. Elas agem juntas em um complexo molecular citosólico que inativa a pequena GTPase Rheb, a qual tem ação ativadora da cinase alvo da rapamicina em mamíferos (mTOR), regulando diversos processos celulares, como proliferação, diferenciação, crescimento, migração e metabolismo. Com a hipótese de que a quantidade de TSC1 ou TSC2 no neurônio pode alterar suas funções de forma dependente do estado metabólico, tivemos, neste trabalho, o objetivo geral de caracterizar os padrões de expressão e atividade de TSC1 e TSC2 em dois modelos de neurodegeneração induzida no camundongo adulto e verificar se a redução de quantidade de TSC1 tem efeito sobre a extensão da lesão de neurônios dopaminérgicos em modelo de hemiparkinsonismo. No primeiro modelo empregado, cinco estruturas encefálicas de camundongos submetidos a dieta hiperlipídica mostraram alteração da quantidade de RNAm de Tsc1 e/ou Tsc2 ou sinais de estresse oxidativo. A redução de transcritos de Tsc1 e Tsc2 no córtex cerebral foi dependente de jejum realizado imediatamente antes da eutanásia. No córtex cingulado, houve evidência de estresse oxidativo. O aumento específico de RNAm foi observado no hipocampo (Tsc1 e Tsc2) e no estriado e hipotálamo (Tsc1), embora de forma independente do jejum, sugerindo se tratar de alterações relacionadas à dieta hiperlipídica. No modelo de hemiparkinsonismo, camundongos adultos submetidos a injeção intracerebral de 6-hidroxidopamina apresentaram redução da quantidade total de proteína S6 no lado encefálico tratado quando comparado ao segmento contralateral (p =0,004, r=0,8795; teste de Pearson, IC: 95%), sem alteração de TSC1 ou TSC2. Em análises de imunoperoxidase do encéfalo, descrevemos, de forma independente da lesão, a expressão de TSC1 no estriado, núcleos entopeduncular e arqueado e de TSC2 no tálamo e hipotálamo. Com o objetivo de obter um modelo de camundongo sem expressão pós-natal de Tsc1 em várias regiões encefálicas, de forma independente do tipo celular, realizamos cruzamentos entre uma linhagem de camundongo transgênico em que o gene Tsc1 contém sequências lox nos íntrons 16 e 18 e outra linhagem com Tsc1 tipo-selvagem (WT) em homozigose e o transgene para expressão da recombinase Cre em fusão ao domínio de ligação ao ligante do receptor de estrógeno humano (ESR1) sob o controle de expressão do promotor de ubiquitina C (UBC). Em F1, obtivemos camundongos portadores do transgene UBC-CreESR1 e heterozigotos para Tsc1 (Tsc1WT/Flox). Em F2, entre os animais homozigotos Tsc1Flox/Flox (N = 153) gerados por retrocruzamento, nenhum era portador do transgene (Nesperado = 85; Nobservado = 0; X2 = 348,185; p < 0,0001) É possível que o segmento genômico em que houve inserção do vetor lentiviral que carrega o transgene UBC-CreESR1 esteja ligado ao loco de Tsc1 no cromossomo 2 do camundongo, segregando juntos. O tratamento com 4-hidroxitamoxifeno de animais heterozigotos e portadores do transgene aumentou a quantidade de TSC1 no estriado (p < 0,05) e o cerebelo não apresentou alteração. É possível que mecanismos transcricionais ou traducionais, funcionais no estriado, tenham favorecido o aumento de TSC1 de forma dependente de 4-hidroxitamoxifeno
Titre en anglais
Tsc1 and Tsc2 gene products in neurodegenerative processes
Mots-clés en anglais
Gene expression
High fat diet
Neurodegeneration
Parkinson's disease
TSC1
TSC2
Tuberous sclerosis complex
Resumé en anglais
Tuberous sclerosis complex (TSC) is a genetic disorder that can affect any specific organs. In general, lesions are caused by biallelic inactivation of the tumor suppressor genes Tuberous Sclerosis Complex 1 (TSC1) or 2 (TSC2). On the other hand, in cortical and subcortical brain regions, lesions associated with neuronal migration and arborization failures can be explained by TSC1 or TSC2 haploinsufficiency. Brain cortical lesions commonly cause refractory epilepsy, which, in turn, may be associated with intellectual disabilities and behavioral disorders. These medical conditions may be present in TSC patients without detectable anatomic lesion on magnetic resonance images. TSC1 and TSC2 genes encode hamartin and tuberin, also known as TSC1 and TSC2, respectively. They act together in a cytosolic molecular complex that inactivates small GTPase Rheb, which is a mammalian target of rapamycin (mTOR) activator, regulating diverse cellular processes such as proliferation, differentiation, growth, migration and metabolism. With the hypothesis that the amount of TSC1 or TSC2 in the neuron can change its function depending on the metabolic state, the overall objective of this study was to characterize TSC1 and TSC2 expression patterns and activity in two mice models of induced neurodegeneration; and check whether TSC1 reduction changes dopaminergic neurons damage extent in a hemiparkinsonins model. For the first model, five brain structures from mice fed with high fat diet showed alterations in Tsc1 and/or Tsc2 mRNA, or oxidative stress signals. Reduction of Tsc1 and Tsc2 transcripts in the cerebral cortex was dependent on fasting performed immediately prior to euthanasiaThere was evidence of oxidative stress in the cingulate cortex. Increase in mRNA was observed in the hippocampus (Tsc1 and Tsc2) and striatum and hypothalamus (Tsc1), although independent of the fasting, suggesting that this effect is related to the high fat diet. In hemiparkinsonism model, adult mice subjected to intracerebral injection of 6-hydroxydopamine had decreased levels of S6 in the brain treated side compared to the contralateral segment (p = 0.004, r = 0.8795; Pearson test, CI: 95 %), without alterations in TSC1 nor TSC2. Using imunoperoxidase analysis, we described TSC1 expression in the striatum, entopeduncular and arcuate nuclei, and TSC2 in the thalamus and hypothalamus, independently from the 6-OHDA lesion. To obtain a mouse model without TSC1 postnatal expression in different brain regions, independently of the cell type, we performed crosses between transgenic mouse strain in which the Tsc1 gene contains lox sequences in introns 16 and 18 and strain with Tsc1 wild-type (WT) and the transgene for expression of Cre recombinase fused to the binding domain of the human estrogen receptor (ESR1) ligand, controlled by ubiquitin C (UBC) promoter expression. In F1, we obtained mice carrying the transgene UBC-CreESR1 and heterozygous for Tsc1 (Tsc1WT/flox). In F2, among animals homozygous Tsc1Flox/Flox (N=153) generated by backcrossing, none was carrying the transgene (Nexpected = 85; Nobserved = 0; X2= 348.185, p <0.0001) It is possible that the genomic segment containing the lentiviral vector insertion bearing UBC-CreESR1 transgene is linked to the TSC1 region on mouse chromosome 2, and they segregate together. Treatment with 4-hydroxytamoxifen in animals heterozygous and positive for the transgene showed increased TSC1 in the striatum (p <0.05), while there was no change in the cerebellum. It is possible that transcriptional or translational functional striatum mechanisms favored TSC1 increasing, in a 4-hydroxytamoxifen-dependent manner
 
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Date de Libération
2018-12-09
Date de Publication
2017-01-04
 
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