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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2021.tde-31082021-091043
Documento
Autor
Nome completo
Caroline Perez Camilo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Vallada Filho, Homero Pinto (Presidente)
Andrade, Arthur Guerra de
Kessle, Felix Henrique Paim
Latorre, Maria do Rosario Dias de Oliveira
Título em português
Avaliação da idade epigenética e padrão de metilação do DNA em dependentes de crack
Palavras-chave em português
Ambiente
Crack
Dependência química
Envelhecimento celular
Epigenômica
Metilação do DNA
Modelagem de equações estruturais.
Resumo em português
INTRODUÇÃO: A metilação do DNA têm a capacidade de medir o trabalho cumulativo feito pelo sistema de manutenção epigenética e determinar o impacto dos fatores ambientais no envelhecimento biológico. Em transtornos como a dependência de crack, a metilação do DNA têm sido utilizada como um importante mecanismo para compreender tanto a participação do substrato genético quanto a sua interação com os fatores ambientais no desenvolvimento da dependência. OBJETIVOS: Explorar alterações na metilação do DNA em dependentes de crack e avaliar se fatores ambientais estão associados com essas alterações através do uso de modelagem de equações estruturais (SEM). MÉTODOS: A metilação do DNA foi avaliada em 118 dependentes de crack e 98 controles saudáveis com o ensaio Infinium MethylationEPIC BeadChip arrays (850K). Avaliamos dois modelos causais de mediação: 1) A relação entre a idade epigenética de dependentes de crack e controles mediada por fatores ambientais como fatores sociodemográficos, qualidade de vida, religiosidade e uso de álcool e outras drogas, e 2) A relação entre a idade epigenética de dependentes de crack, considerando a exposição dos indivíduos a eventos traumáticos e estressores, mediado por transtornos psiquiátricos. Adicionalmente, buscamos por sítios (DMSs) e regiões diferencialmente metilados (DMRs) entre dependentes de crack e indivíduos controle, e entre dependentes de crack expostos e não expostos a eventos traumáticos e estressores. RESULTADOS: Na avaliação entre casos e controles, observamos um aumento significativo na idade metilômica de dependentes de crack, assim como uma aceleração de idade maior para esse grupo ( ambas com p-valor: < 0,001 ). No entanto, os fatores ambientais não apresentaram mediação nessa relação. Foram identificados 597 (DMSs) (adjP < 0,00 1) e 15 DMRs ( FDR < 0,05; delta beta > = 5%) relacionados à dependência de crack, com genes diferencialmente metilados relacionados principalmente à vias de sinalização EGFR, vias de organização de cromatina, regulação de expressão gênica e regulação transcricional pela proteína TP53. Considerando a exposição de dependentes de crack a eventos traumáticos e estressores, não foi observada diferença significativa na idade metilômica e aceleração de idade e, consequentemente, não foi possível observar uma relação de mediação por transtornos psiquiátricos. Na análise de metilação diferencial, não foram observados DMSs e DMRs relacionados à exposição de dependentes de crack a eventos traumáticos e estressores. CONCLUSÕES: Observamos que a dependência de crack está relacionada à uma aceleração de idade positiva, que reflete que o uso da droga faz com que esses indivíduos apresentem um envelhecimento biológico acelerado comparados à indivíduos controle. Além disso, observamos diferenças significativas no padrão de metilação do DNA de dependentes de crack, sendo a maioria possivelmente relacionada à um silenciamento gênico. Nossos resultados contribuem para uma melhor compreensão da neurobiologia da dependência de crack e trazem a perspectiva da identificação de novos biomarcadores que podem auxiliar em soluções mais eficazes de prevenção, diagnóstico e tratamento da dependência.
Título em inglês
Epigenetic age and DNA methylation analysis in crack cocaine dependents
Palavras-chave em inglês
Biological aging
Crack cocaine
DNA methylation
Drug dependence
Environmental
Epigenomics
Latent class analysis.
Resumo em inglês
BACKGROUND: DNA methylation has the ability to measure the cumulative work done by the epigenetic maintenance system, and to determine the impact of environmental factors on biological aging. DNA methylation has been used as an important mechanism to better understand the interaction between the genetic and environment factors involved with crack dependent phenotype. OBJECTIVES: Investigate DNA methylation differences between crack dependents and healthy controls and evaluate its association with environmental factors through structural equation modeling (SEM). METHODS: We studied DNA methylation profiles of 128 crack dependents and 109 control subjects using the Infinium MethylationEPIC BeadChip arrays ( 850K ). Two SEM models were evaluated: 1) The relationship between epigenetic age in crack dependents and controls mediated by environment factors such as sociodemographics, quality of life, religiosity and use of alcohol and other drugs, and 2) The relationship between epigenetic age in crack dependents exposed and non-exposed to traumatic / stressor events mediated by psychiatric disorders. We also searched for differentially methylated sites (DMSs) and regions (DMRs) between crack/controls and crack exposed/non-exposed groups. RESULTS: Epigenetic age approach showed that both DNA methylation age and age acceleration were higher for the dependents group (p-value < 0,001 ), although no mediation effect regarding environment factors has been observed. Comparison between crack dependents and controls revealed 597 DMSs (adjP < 0,001) and 15 DMRs (FDR < 0,05; delta beta > = 5 %), with differentially methylated genes mainly related to signaling by EGFR, chromatin organization pathways, gene expression regulation and transcriptional regulation by TP53. Considering crack dependents exposed and non-exposed to traumatic/stressor events, we did not observe differences in both DNA methylation age and age acceleration. Thus, we could not observe a mediation effect by psychiatric disorders. For differential methylation analysis we did not find DMSs and DMRs related to the exposure of crack dependents to traumatic/stressor events. CONCLUSIONS: We found that crack cocaine dependence is related with a positive age acceleration, which reflects that the use/abuse of this drug makes the individuals´ biological age older compared to healthy controls. Moreover, we identified statistically significant differences in DNA methylation patterns of crack cocaine dependents, mainly involved with gene silencing. Our results contribute to a better understanding of crack cocaine dependence neurobiology, bringing new perspectives about DNA methylation biological markers that could contribute to more effective solutions for prevention, diagnosis and drug dependence treatment.
 
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Data de Publicação
2021-08-31
 
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