As convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco relevante para o desenvolvimento da epilepsia. Apesar desse fato, as alterações moleculares induzidas por essas crises febris, que tornam o cérebro susceptível ao processo de epileptogênese, ainda são pouco conhecidas. Nesse contexto, a utilização de modelos animais de crises febris induzidas por hipertermia (HS) permite o estudo das alterações moleculares a partir de uma análise temporal desse processo. Assim, neste trabalho foram investigadas as alterações temporais nos perfis de microRNAs e de expressão gênica em explantes da região CA3 hipocampal de ratos Wistar obtidas em quatro intervalos de tempo após o insulto hipertérmico no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Os intervalos temporais foram selecionados para avaliar as fases aguda (P12), latente (P30 e P60) e crônica (P120). A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, permitindo a identificação de módulos de genes e sua relação com os grupos experimentais e intervalos de tempo selecionados. Os genes também foram caracterizados hierarquicamente, identificando-se genes que conferem robustez às redes de co-expressão gênica (hubs). Além disso, foram avaliados o perfil de expressão diferencial de microRNAs e feita a análise integrada da expressão de microRNAs e expressão gênica dos hubs. Os resultados deste trabalho mostraram que: i) o insulto hipertérmico leva a alterações importantes no desenvolvimento e funcionamento cerebral ii) essas alterações estão associadas a uma assinatura temporal, presumivelmente da epileptogênese à readaptação do cérebro frente ao insulto precipitante inicial; iii) isso envolve um mecanismo de regulação das redes de co-expressão gênica por microRNAs. Esses resultados sugerem que as alterações transcricionais desencadeadas pelo insulto febril podem levar à reprogramação neuronal e ao remodelamento da cromatina, tornando o cérebro susceptível ao processo epiléptico crônico. Como nas epilepsias humanas por insulto febril, o modelo em rato reflete um processo que vai da epileptogênese à cronificação na fase adulta. Como muitos dos casos de epilepsia por insulto febril são refratários a drogas anticonvulsivantes, o entendimento temporal dos mecanismos moleculares envolvidos nesse tipo de epilepsia é relevante para se identificar alvos terapêuticos e desenvolver drogas anti-epileptogênicas / Complex febrile seizures during childhood represent a relevant risk factor for the development of epilepsy. Despite this fact, the molecular alterations induced by febrile seizures that make the brain susceptible to the process of epileptogenesis are still poorly understood. In this context, the animal models of febrile seizures induced by hyperthermia (HS) allow the study of the molecular alterations from a temporal perspective. Thus, we investigated the temporal alterations in the profiles of gene expression and microRNAs in explants of the hippocampal CA3 region of Wistar rats, here obtained at four-time intervals after the hyperthermal insult on the eleventh postnatal day (P11). Time intervals were selected to evaluate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) phases. Transcriptomic analysis consisted of constructing gene co-expression networks, allowing the identification of gene modules related to selected time intervals. Genes were also characterized hierarchically identifying those that control the robustness of gene co-expression networks (hubs). In addition, the differential expression profile of microRNA and the integrated analysis of microRNA expression and hub\'s gene expression were evaluated. The results of this work showed that: i) hyperthermic insults lead to important changes in cerebral development and functioning related to febrile seizures; ii) each time interval shows a transcriptomic signature, probably reflecting the process from epileptogenesis to brain readaptation after the initial precipitating insult; iii) this process involves a mechanism of regulation of gene co-expression networks by microRNAs. These results suggest that transcriptional changes triggered by febrile insults may lead to neuronal reprogramming and chromatin remodeling, making the brain susceptible to the chronic epileptic process. Human epilepsy triggered by febrile insults in childhood is related to resistance to antiepileptic drugs and no anti-epileptogenic drug was developed so far. Therefore, a better understanding of the temporal mechanisms involved in the development of chronic epilepsy is mandatory in order to discover new therapeutic targets and, eventually, anti-epileptogenic drugs

As convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco relevante para o desenvolvimento da epilepsia. Apesar desse fato, as alterações moleculares induzidas por essas crises febris, que tornam o cérebro susceptível ao processo de epileptogênese, ainda são pouco conhecidas. Nesse contexto, a utilização de modelos animais de crises febris induzidas por hipertermia (HS) permite o estudo das alterações moleculares a partir de uma análise temporal desse processo. Assim, neste trabalho foram investigadas as alterações temporais nos perfis de microRNAs e de expressão gênica em explantes da região CA3 hipocampal de ratos Wistar obtidas em quatro intervalos de tempo após o insulto hipertérmico no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Os intervalos temporais foram selecionados para avaliar as fases aguda (P12), latente (P30 e P60) e crônica (P120). A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, permitindo a identificação de módulos de genes e sua relação com os grupos experimentais e intervalos de tempo selecionados. Os genes também foram caracterizados hierarquicamente, identificando-se genes que conferem robustez às redes de co-expressão gênica (hubs). Além disso, foram avaliados o perfil de expressão diferencial de microRNAs e feita a análise integrada da expressão de microRNAs e expressão gênica dos hubs. Os resultados deste trabalho mostraram que: i) o insulto hipertérmico leva a alterações importantes no desenvolvimento e funcionamento cerebral ii) essas alterações estão associadas a uma assinatura temporal, presumivelmente da epileptogênese à readaptação do cérebro frente ao insulto precipitante inicial; iii) isso envolve um mecanismo de regulação das redes de co-expressão gênica por microRNAs. Esses resultados sugerem que as alterações transcricionais desencadeadas pelo insulto febril podem levar à reprogramação neuronal e ao remodelamento da cromatina, tornando o cérebro susceptível ao processo epiléptico crônico. Como nas epilepsias humanas por insulto febril, o modelo em rato reflete um processo que vai da epileptogênese à cronificação na fase adulta. Como muitos dos casos de epilepsia por insulto febril são refratários a drogas anticonvulsivantes, o entendimento temporal dos mecanismos moleculares envolvidos nesse tipo de epilepsia é relevante para se identificar alvos terapêuticos e desenvolver drogas anti-epileptogênicas / Complex febrile seizures during childhood represent a relevant risk factor for the development of epilepsy. Despite this fact, the molecular alterations induced by febrile seizures that make the brain susceptible to the process of epileptogenesis are still poorly understood. In this context, the animal models of febrile seizures induced by hyperthermia (HS) allow the study of the molecular alterations from a temporal perspective. Thus, we investigated the temporal alterations in the profiles of gene expression and microRNAs in explants of the hippocampal CA3 region of Wistar rats, here obtained at four-time intervals after the hyperthermal insult on the eleventh postnatal day (P11). Time intervals were selected to evaluate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) phases. Transcriptomic analysis consisted of constructing gene co-expression networks, allowing the identification of gene modules related to selected time intervals. Genes were also characterized hierarchically identifying those that control the robustness of gene co-expression networks (hubs). In addition, the differential expression profile of microRNA and the integrated analysis of microRNA expression and hub\'s gene expression were evaluated. The results of this work showed that: i) hyperthermic insults lead to important changes in cerebral development and functioning related to febrile seizures; ii) each time interval shows a transcriptomic signature, probably reflecting the process from epileptogenesis to brain readaptation after the initial precipitating insult; iii) this process involves a mechanism of regulation of gene co-expression networks by microRNAs. These results suggest that transcriptional changes triggered by febrile insults may lead to neuronal reprogramming and chromatin remodeling, making the brain susceptible to the chronic epileptic process. Human epilepsy triggered by febrile insults in childhood is related to resistance to antiepileptic drugs and no anti-epileptogenic drug was developed so far. Therefore, a better understanding of the temporal mechanisms involved in the development of chronic epilepsy is mandatory in order to discover new therapeutic targets and, eventually, anti-epileptogenic drugs

Convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco importante para o desenvolvimento da epilepsia. Porém, pouco se sabe sobre as alterações moleculares induzidas por crises febris que tornam o cérebro susceptível à atividade epiléptica. Nesse contexto, modelos experimentais de convulsões induzidas por hipertermia (CH) permitem a análise temporal das alterações moleculares no cérebro após CH. Neste projeto, foram investigadas alterações temporais em redes de co-expressão gênica hipocampais durante o desenvolvimento de ratos Wistar submetidos a CH. Amostras de RNA foram obtidas da região CA3 ventral do hipocampo em quatro intervalos de tempo após as CH induzidas no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Essas amostras foram utilizadas para a análise da expressão gênica global por meio de técnicas de microarranjos de DNA. Os pontos temporais foram selecionados para investigar as fases aguda (P12), latentes (P30 e P60) e crônica (P120) do modelo experimental. Os dados de expressão gênica foram analisados a partir da construção de redes de co-expressão gênica para investigar módulos de genes co-expressos, dado que esses módulos podem conter genes com funções semelhantes. A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, identificação de módulos, análises de correlação entre módulos e grupos experimentais, e avaliação de mudanças de conectividade entre módulos dos grupos experimentais e controles. Os módulos relevantes foram enriquecidos funcionalmente para identificar funções biológicas associadas às CH. Os resultados mostraram que as CH induzem alterações em vias de sinalização envolvidas em processos imunológicos e de desenvolvimento, tais como Wnt, Hippo, Notch, JAK-STAT e MAPK. Módulos associados à diferenciação neuronal e transmissão sináptica foram identificados em todos os intervalos temporais analisados. Estes resultados sugerem que alterações transcricionais desencadeadas por CH podem levar à neurogênese hipocampal, ao remodelamento tecidual e à inflamação crônica, tornando o cérebro susceptível à atividade epiléptica crônica / Complex febrile seizures during infancy constitute an important risk factor for epilepsy development. However, little is known about the alterations induced by febrile seizures that could turn the brain susceptible to epileptic activity. In this context, experimental models of hyperthermic seizures (HS) may allow the temporal analysis of brain molecular changes after HS. Here, we investigated temporal changes in hippocampal gene co-expression networks during the development of rats subjected to HS. Total RNA samples were obtained from the ventral hippocampal CA3 region at four time points after HS at postnatal day 11 (P11) and later used for gene expression profiling. The temporal endpoints were selected to investigate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) stages of the HS model. A weighted gene co-expression network analysis was employed to investigate modules of co-expressed genes, as these modules may contain genes with similar biological functions. The transcriptome analysis pipeline consisted in building gene co-expression networks, identifying network modules and hubs, performing gene-trait correlations and examining module connectivity changes. Modules were functionally enriched to identify functions associated to HS. Our data showed that HS induce alterations in developmental and immune pathways, like Wnt, Hippo, Notch, JAK-STAT and MAPK. Interestingly, modules involved in cell adhesion, neuronal differentiation, axonogenesis and synaptic transmission were activated as early as one day after HS. These results suggest that HS trigger transcriptional alterations that may lead to persistent neurogenesis, tissue remodeling and chronic inflammation in the CA3 hippocampus, turning the brain prone to epileptic activity

Convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco importante para o desenvolvimento da epilepsia. Porém, pouco se sabe sobre as alterações moleculares induzidas por crises febris que tornam o cérebro susceptível à atividade epiléptica. Nesse contexto, modelos experimentais de convulsões induzidas por hipertermia (CH) permitem a análise temporal das alterações moleculares no cérebro após CH. Neste projeto, foram investigadas alterações temporais em redes de co-expressão gênica hipocampais durante o desenvolvimento de ratos Wistar submetidos a CH. Amostras de RNA foram obtidas da região CA3 ventral do hipocampo em quatro intervalos de tempo após as CH induzidas no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Essas amostras foram utilizadas para a análise da expressão gênica global por meio de técnicas de microarranjos de DNA. Os pontos temporais foram selecionados para investigar as fases aguda (P12), latentes (P30 e P60) e crônica (P120) do modelo experimental. Os dados de expressão gênica foram analisados a partir da construção de redes de co-expressão gênica para investigar módulos de genes co-expressos, dado que esses módulos podem conter genes com funções semelhantes. A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, identificação de módulos, análises de correlação entre módulos e grupos experimentais, e avaliação de mudanças de conectividade entre módulos dos grupos experimentais e controles. Os módulos relevantes foram enriquecidos funcionalmente para identificar funções biológicas associadas às CH. Os resultados mostraram que as CH induzem alterações em vias de sinalização envolvidas em processos imunológicos e de desenvolvimento, tais como Wnt, Hippo, Notch, JAK-STAT e MAPK. Módulos associados à diferenciação neuronal e transmissão sináptica foram identificados em todos os intervalos temporais analisados. Estes resultados sugerem que alterações transcricionais desencadeadas por CH podem levar à neurogênese hipocampal, ao remodelamento tecidual e à inflamação crônica, tornando o cérebro susceptível à atividade epiléptica crônica / Complex febrile seizures during infancy constitute an important risk factor for epilepsy development. However, little is known about the alterations induced by febrile seizures that could turn the brain susceptible to epileptic activity. In this context, experimental models of hyperthermic seizures (HS) may allow the temporal analysis of brain molecular changes after HS. Here, we investigated temporal changes in hippocampal gene co-expression networks during the development of rats subjected to HS. Total RNA samples were obtained from the ventral hippocampal CA3 region at four time points after HS at postnatal day 11 (P11) and later used for gene expression profiling. The temporal endpoints were selected to investigate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) stages of the HS model. A weighted gene co-expression network analysis was employed to investigate modules of co-expressed genes, as these modules may contain genes with similar biological functions. The transcriptome analysis pipeline consisted in building gene co-expression networks, identifying network modules and hubs, performing gene-trait correlations and examining module connectivity changes. Modules were functionally enriched to identify functions associated to HS. Our data showed that HS induce alterations in developmental and immune pathways, like Wnt, Hippo, Notch, JAK-STAT and MAPK. Interestingly, modules involved in cell adhesion, neuronal differentiation, axonogenesis and synaptic transmission were activated as early as one day after HS. These results suggest that HS trigger transcriptional alterations that may lead to persistent neurogenesis, tissue remodeling and chronic inflammation in the CA3 hippocampus, turning the brain prone to epileptic activity