As junções comunicantes medeiam a comunicação entre células e são fundamentais para o desenvolvimento e homeostase em organismos multicelulares. Nos invertebrados as junções são formadas por proteínas transmembrana denominadas inexinas. As junções permitem a passagem de pequenas moléculas através de um canal intercelular, entre uma célula e outra adjacente. O díptero Rhynchosciara americana tem contribuído para o estudo da biologia dos invertebrados, bem como para o estudo da interação entre genes, regulação gênica e desenvolvimento biológico. A partir de um banco de ESTs foram identificadas algumas mensagens com homologia as inexinas. Deste modo, o presente trabalho pretende estudar a inexina-2 de R. americana pela: caracterização molecular; análise do perfil expressão; e localização celular. Os nossos resultados de caracterização confirmam que a mensagem é de uma proteína de junção comunicante e as análises do perfil de expressão e localização celular mostram que a inexina-2 pode participar de diversos processos fisiológicos ao longo do desenvolvimento de R. americana. / The gap junctions mediate communication between cells and are fundamental to the development and homeostasis in multicellular organisms. In invertebrates the gap junctions are formed by transmembrane proteins called innexins. The gap junctions allow the passage of small molecules through an intercellular channel, between a cell and other adjacent. The dipteran Rhynchosciara americana has contributed to the study of the biology of invertebrates, as well as for the study of the interaction between genes, gene regulation and biological development. As from a ESTs bank identified some messages with homology connexins. Therefore, this paper aims to study the innexin R. americana by: molecular characterization; analysis of the expression profile; and cellular localization. Our molecular characterization results confirm that the message is from a gap junction protein and analysis of the expression and cellular localization profile show that innexin can participate in many physiological processes during the development of R. americana.

Durante o desenvolvimento pós-natal do hipocampo, as junções comunicantes (JC) formadas por conexinas (Cxs) neuronais participam na maturação da circuitaria hipocampal promovendo a regulação da atividade espontânea sincronizada neuronal. Neste estudo investigamos as duas Cxs neuronais mais abundantes no hipocampo, a Cx36 e Cx45, durante o desenvolvimento pós-natal. Identificamos mudanças nos níveis de transcritos e proteicos da Cx36 e Cx45 ao longo deste período. Nossos resultados revelaram que ambas as Cxs neuronais estão presentes nas sub-regiões do hipocampo e que sua distribuição é modulada em função da progressão do desenvolvimento. Atráves da avaliação dos níveis de atividade neuronal identificamos diferenças exercidas pelo bloqueio das JCs em hipocampo de neonatos e na segunda semana de vida. Nossos resultados mostram que as Cxs neuronais são reguladas durante o desenvolvimento pós-natal do hipocampo, assim como sua ação sobre sua excitabilidade, mostrando que as Cxs podem contribuir de forma distinta em periodo específicos do desenvolvimento hipocampal. / Gap junctions (GJ) composed of neuronal connexins (Cx) play a significant role in the activity-dependent circuitry maturation promoting modulation of coherent spontaneous neuronal activity. Herein, we evaluate two major hippocampal neuronal Cxs, Cx36 and Cx45 during postnatal development. We identified changes in Cx36 and Cx45 transcript and protein levels during these developmental periods. Interestingly, immunofluorescence analyses showed that Cx36 and Cx45 are located in all hippocampal subregions. Also, neuronal Cx distribution in these sub-regions is modulated throughout postnatal development. Using electrophysiological recording, we identified changes imposed by GJ blocker over the hippocampal activity in neonates and two-week-old rats. Our finds demonstrate a regulation of neuronal Cxs and distinct GJ role in activity modulation during postnatal hippocampal development, which might be essential to physiological processes that govern proper hippocampal development.

A vida é um processo dinâmico no tempo e no espaço, resultante da interação celular provida pelas junções comunicantes (JCs), canais formados por conexinas (Cxs) que permitem a passagem de moléculas de até 1kDa, e íons. O foco deste trabalho foi caracterizar a modulação de Cxs no desenvolvimento, adaptação visual e após trauma mecânico localizado na retina, através de técnicas como PCR em tempo real, western blot e imuno-histoquímica. No desenvolvimento, a Cx43 apresentou alta expressão no início (255%, P<0.01), a Cx45 teve alta expressão em todos os estágios, as Cx50 e Cx36 são pouco expressas no início (4-9%, P<0.01), mas muito expressas no final e no adulto. Na adaptação ao escuro houve regulação de 115% do RNam da Cx36 após 24h, evidenciando uma plasticidade do acoplamento frente às condições de iluminação. Na neurodegeneração, a expressão da Cx36 não variou nos diferentes tempos pós-lesão, mas a Cx43 aumentou após 7 dias. O papel do acoplamento na degeneração foi estudado utilizando bloqueadores e abridores de JCs combinados com métodos para avaliar a viabilidade celular (TUNEL, FluoroJade e LDH). Finalmente, o bloqueio das JCs diminuiu a morte celular secundária, mas a abertura gerou um efeito inicial pró-apoptótico que depois de 4h foi diluído no tecido. / Life is a dynamic process in time and space, resulting from an interaction provided by gap junctions (GJs), channels composed of connexins (Cxs) that permits the passage of molecules up to 1kDa and ions. The aim of this study was analyze the modulation of Cxs during development, dark adaptation and after local mechanical trauma in the retina using techniques like real time PCR, western blot and imunohistochemistry. In development, Cx43 was highly expressed in the beginning (255%, P<0.01), Cx45 was highly expressed during all development, Cx50 and Cx36 were virtually absent in the beginning (4-9%, P<0.01), but highly expressed in the end of development. In Dark-adaptation, Cx36 was up-regulated after 24h (115%, P < 0.05) suggesting a plasticity of the neuronal coupling in response to light conditions. In neurodegeneration, Cx36 expression didnt ranged in different days after lesion, but the Cx43 increased after 7 days. The coupling was studied by using GJ blockers and openers combined with methods to evaluating cellular viability (TUNEL, FluoroJade and LDH). Finally, blocking the cellular coupling reflects in a decrease of secondary death. GJ openers seems act allowing the spread of death in the beginning, but this effect be diluted after 4h in the tissue.

A vida é um processo dinâmico no tempo e no espaço, resultante da interação celular provida pelas junções comunicantes (JCs), canais formados por conexinas (Cxs) que permitem a passagem de moléculas de até 1kDa, e íons. O foco deste trabalho foi caracterizar a modulação de Cxs no desenvolvimento, adaptação visual e após trauma mecânico localizado na retina, através de técnicas como PCR em tempo real, western blot e imuno-histoquímica. No desenvolvimento, a Cx43 apresentou alta expressão no início (255%, P<0.01), a Cx45 teve alta expressão em todos os estágios, as Cx50 e Cx36 são pouco expressas no início (4-9%, P<0.01), mas muito expressas no final e no adulto. Na adaptação ao escuro houve regulação de 115% do RNam da Cx36 após 24h, evidenciando uma plasticidade do acoplamento frente às condições de iluminação. Na neurodegeneração, a expressão da Cx36 não variou nos diferentes tempos pós-lesão, mas a Cx43 aumentou após 7 dias. O papel do acoplamento na degeneração foi estudado utilizando bloqueadores e abridores de JCs combinados com métodos para avaliar a viabilidade celular (TUNEL, FluoroJade e LDH). Finalmente, o bloqueio das JCs diminuiu a morte celular secundária, mas a abertura gerou um efeito inicial pró-apoptótico que depois de 4h foi diluído no tecido. / Life is a dynamic process in time and space, resulting from an interaction provided by gap junctions (GJs), channels composed of connexins (Cxs) that permits the passage of molecules up to 1kDa and ions. The aim of this study was analyze the modulation of Cxs during development, dark adaptation and after local mechanical trauma in the retina using techniques like real time PCR, western blot and imunohistochemistry. In development, Cx43 was highly expressed in the beginning (255%, P<0.01), Cx45 was highly expressed during all development, Cx50 and Cx36 were virtually absent in the beginning (4-9%, P<0.01), but highly expressed in the end of development. In Dark-adaptation, Cx36 was up-regulated after 24h (115%, P < 0.05) suggesting a plasticity of the neuronal coupling in response to light conditions. In neurodegeneration, Cx36 expression didnt ranged in different days after lesion, but the Cx43 increased after 7 days. The coupling was studied by using GJ blockers and openers combined with methods to evaluating cellular viability (TUNEL, FluoroJade and LDH). Finally, blocking the cellular coupling reflects in a decrease of secondary death. GJ openers seems act allowing the spread of death in the beginning, but this effect be diluted after 4h in the tissue.

As conexinas são as principais proteínas componentes das junções do tipo GAP no fígado. Existem poucos estudos sobre o papel das junções GAP nas lesões hepáticas, principalmente nas células não-parenquimatosas. O processo de isquemia e de reperfusão (IR) é um fenômeno complexo que está muito presente na prática clínica e envolve inúmeras vias metabólicas, e acredita-se que a comunicação celular parece ser uma via importante de interação entre células hepáticas, que respondem às alterações da homeostase e insultas. O objetivo da pesquisa foi comprovar a participação da conexina Cx43 na lesão de IR hepática, em um modelo experimental em roedores. A utilização de animais deficientes para Cx43 (\"Knockout\" heterozigotos Cx43+/-) permitiu verificar a evolução da lesão de IR, na deficiência desta conexina. A lesão de IR foi induzida pelo clampeamento do pedículo hepático durante uma hora. Realizou-se então a comparação dos níveis de enzimas hepáticas entre os animais \"Knockout\" e o grupo controle. Com isso se comprovou que a presença da Cx43 melhora o prognóstico em lesões hepáticas. Atualmente, com medicações capazes de bloquear ou aumentar a presença da Cx43 e, tendo em vista os altos índices de doenças hepáticas no Brasil e no mundo, esta é uma importante contribuição nesta área do conhecimento / Connexins are the main protein components of the gap junctions in the liver. There are few studies on the role of gap junctions on liver injury, and they are mainly on non-parenchymal cells. The process of ischemia and reperfusion (IR) is a complex phenomenon that involves many metabolic processes, and we believe that cellular communication is an important interaction mechanism between hepatic cells that respond to alteration of homeostasis and insults. The aim of the project was to prove that connexin Cx43 plays an important role in lesions in hepatic IR in experimental rodent models. The use of Cx43 deficient models (knockout heterozygous Cx43+/-) allowed us to verify the evolution of the liver injury from IR in the deficiency of this connexin. The IR lesion was induced by clamping the hepatic pedicle for one hour. We then carried out a comparison of the levels of hepatic enzymes between the knockout mice and the control group. This demonstrated that the presence of Cx43 altered the prognosis for liver injury. Given that there are medications capable of blocking or increasing the presence of Cx43 selectively or not, and bearing in mind the high rates of hepatic pathologies in Brazil and the rest of the world, this article contributes to understanding of the participation of connexin 43 in liver injury during ischemia and reperfusion

As conexinas são as principais proteínas componentes das junções do tipo GAP no fígado. Existem poucos estudos sobre o papel das junções GAP nas lesões hepáticas, principalmente nas células não-parenquimatosas. O processo de isquemia e de reperfusão (IR) é um fenômeno complexo que está muito presente na prática clínica e envolve inúmeras vias metabólicas, e acredita-se que a comunicação celular parece ser uma via importante de interação entre células hepáticas, que respondem às alterações da homeostase e insultas. O objetivo da pesquisa foi comprovar a participação da conexina Cx43 na lesão de IR hepática, em um modelo experimental em roedores. A utilização de animais deficientes para Cx43 (\"Knockout\" heterozigotos Cx43+/-) permitiu verificar a evolução da lesão de IR, na deficiência desta conexina. A lesão de IR foi induzida pelo clampeamento do pedículo hepático durante uma hora. Realizou-se então a comparação dos níveis de enzimas hepáticas entre os animais \"Knockout\" e o grupo controle. Com isso se comprovou que a presença da Cx43 melhora o prognóstico em lesões hepáticas. Atualmente, com medicações capazes de bloquear ou aumentar a presença da Cx43 e, tendo em vista os altos índices de doenças hepáticas no Brasil e no mundo, esta é uma importante contribuição nesta área do conhecimento / Connexins are the main protein components of the gap junctions in the liver. There are few studies on the role of gap junctions on liver injury, and they are mainly on non-parenchymal cells. The process of ischemia and reperfusion (IR) is a complex phenomenon that involves many metabolic processes, and we believe that cellular communication is an important interaction mechanism between hepatic cells that respond to alteration of homeostasis and insults. The aim of the project was to prove that connexin Cx43 plays an important role in lesions in hepatic IR in experimental rodent models. The use of Cx43 deficient models (knockout heterozygous Cx43+/-) allowed us to verify the evolution of the liver injury from IR in the deficiency of this connexin. The IR lesion was induced by clamping the hepatic pedicle for one hour. We then carried out a comparison of the levels of hepatic enzymes between the knockout mice and the control group. This demonstrated that the presence of Cx43 altered the prognosis for liver injury. Given that there are medications capable of blocking or increasing the presence of Cx43 selectively or not, and bearing in mind the high rates of hepatic pathologies in Brazil and the rest of the world, this article contributes to understanding of the participation of connexin 43 in liver injury during ischemia and reperfusion

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos gânglios sensitivos, os corpos celulares dos neurônios encontram-se circundados por células gliais denominadas células satélites. Estudos recentes apontam para uma possível comunicação entre neurônios e células satélites através da liberação de ATP e ativação de receptores P2X7 presentes nas células gliais. Além disto, células satélites adjacentes podem estar conectadas através de junções comunicantes (“gap junctions”). Até o presente, a comunicação entre células satélites e neurônios tem sido implicada na cronificação da dor e em processos inflamatórios. Nesse estudo buscamos avaliar o papel da comunicação entre neurônios e células satélites através da ativação dos receptores P2X7 assim como das junções comunicantes em modelos de dor aguda. Em culturas primárias de gânglios da raiz dorsal, verificamos que a administração de capsaicina leva a um aumento de cálcio em neurônios e em seguida em células satélites sendo que a resposta das células satélites foi bloqueada por A740003, um antagonista seletivo para receptores P2X7, indicando que os nociceptores quando ativados liberam ATP que, por sua vez, ativa receptores P2X7 nas células gliais. Para avaliar o papel desta comunicação celular in vivo, o antagonista P2X7 ou o bloqueador de junções comunicantes, carbenoxolona, foram administrados por via intraganglionar (L5) e foram avaliados os efeitos das injeções intraplantares de capsaicina, mentol e formalina em ratos. Tanto o A740003 quanto a carbenoxolona reduziram a nocicepção induzida por capsaicina e mentol. No teste da formalina, ambas as substâncias afetaram apenas a segunda fase do teste, considerada a fase inflamatória. Capsaicina ativa seletivamente receptores TRPV1 e mentol ativa receptores TRPM8, e possivelmente receptores TRPA1, que são expressos majoritariamente em neurônios nociceptivos associados a fibras C. Além disto, estudos de outros autores indicam a primeira fase do teste da formalina envolve principalmente a ativação de fibras do tipo Aδ enquanto que a segunda fase envolve a ativação de fibras Aδ e C. Considerando estes dados juntamente como os presentes resultados, podemos sugerir que a comunicação entre células satélites e neurônios ocorre também na dor aguda, mas apenas quando esta depende da ativação de fibras C. Deste modo, a comunicação entre neurônios e células satélites, via liberação de ATP e ativação de receptores P2X7, assim como uma comunicação entre células satélites adjacentes através de junções comunicantes parecem estar envolvidos em um processamento rápido do sinal doloroso no gânglio da raiz dorsal. / In sensory ganglia, the cellular bodies of neurons are surrounded by glial cells called satellite cells. Recent studies point to a possible communication between neurons and satellite cells through the release of ATP and activation of P2X7 receptors present in glial cells. In addition, adjacent satellite cells may be connected through gap junctions. Still today, the communication between satellite cells and neurons has been implicated in chronic pain and in inflammatory processes. In this study we sought to evaluate the role of communication between neurons and satellite cells through the activation of the P2X7 receptors as well as of the communicating junctions in acute pain models. In primary cultures of dorsal root ganglia, we found that the administration of capsaicin leads to an increase of calcium in neurons and then in satellite cells. The response of satellite cells was blocked by A740003, a selective antagonist for P2X7 receptors, indicating that nociceptors when activated release ATP, which in turn activates P2X7 receptors in the glial cells. To assess the role of this in vivo cellular communication, the P2X7 antagonist or the gap junction blocker, carbenoxolone, were administered by intraganglionar injection (L5) and the effects of intraplantar injections of capsaicin, menthol or formalin in rats were evaluated. Both A740003 and carbenoxolone reduced nociception induced by capsaicin and menthol. In the formalin test, both substances affected only the second phase of the test, considered the inflammatory phase. Capsaicin selectively activates TRPV1 receptors while menthol activates TRPM8 receptors, and possibly TRPA1 receptors, which are expressed mainly in nociceptive neurons associated with C fibers. In addition, studies by other authors indicate that the first phase of the formalin test involves primarily the activation of Aδ fibers whereas the second phase involves the activation of Aδ and C fibers. Considering these data together with the present results, we can suggest that the communication between satellite cells and neurons also occurs in acute pain, but only, when it depends on the activation of C fibers. Thus, communication between neurons and satellite cells, via release of ATP and activation of P2X7 receptors, as well as communication between adjacent satellite cells through gap junctions seems to be involved in a rapid processing of the pain signal in the dorsal root ganglion. / Dissertação (Mestrado)

Orientador: Carla Beatriz Collares Buzato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CarolinaPradodeFranca_D.pdf: 11012408 bytes, checksum: 13da099b8bd43a93f7783c961a08d48f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo central dessa tese foi estudar o papel das junções comunicantes (GJs) no processo de maturação da célula B e na patogênese da diabetes tipo 2. Para isso, foram utilizados dois modelos animais. No modelo in vivo de maturação da célula B e do processo secretório de insulina foram empregados ratos em vários estágios do desenvolvimento (fetal, neonatal, jovem e adulto). No modelo de diabetes tipo 2 foram utilizados camundongos C57BL/6, wild-type e knockout para o gene do receptor de LDL (LDLR -/-), alimentados com dieta hiperlipídica. No primeiro modelo de estudo, observamos, por técnicas morfológicas (imunocitoquímica) e de biologia molecular (Western Blot, RT-PCR semi-quantitativo e qPCR) que a expressão gênica e protéica de Cx36 e Cx43, se altera durante o desenvolvimento. Os dados de microinjeção intracelular de traçadores confirmam tais resultados que sugerem que ilhotas de ratos recém-nascidos apresentam menor número de canais intercelulares associados à membrana e, conseqüentemente, um menor acoplamento intercelular mediado pelas junções comunicantes em comparação às ilhotas de adultos. Esses resultados estão de acordo com a observação de que a célula B durante o período perinatal mostra uma menor resposta secretória à glicose e sugerem a participação da comunicação intercelular mediada pelas junções comunicantes no processo de maturação da célula B. No caso do modelo in vivo de diabetes tipo 2, o estudo iniciou com a caracterização do quadro metabólico e de aspectos da morfologia e morfometria do pâncreas endócrino de animais submetidos ao tratamento com a dieta hiperlipídica. Os dados obtidos demonstram que os animais submetidos a essa dieta por um curto período de tempo já apresentam alterações metabólicas típicas da fase inicial da diabetes (hiperglicemia moderada, hiperinsulinemia, intolerância á glicose e resistência à insulina), bem como modificações de parâmetros da morfometria do pâncreas endócrino. Posteriormente, foi analisada a expressão e localização celular das proteínas juncionais (Cx36, Cx43 e ZO-1) e o aspecto funcional dos canais formados pela GJ, através da microinjeção de marcadores intracelulares. Observamos que os animais tratados com dieta hiperlipídica apresentam tendência de diminuição de expressão de Cx36 acompanhada por alteração no padrão de marcação para essa proteína. Esses dados estão de acordo os de microinjeção que revelam uma pequena diminuição do grau de acoplamento celular após o tratamento com a dieta hiperlipídica. As alterações observadas para Cx36 foram acompanhadas por modificações no grau de expressão e de localização celular de ZO-1, proteína envolvida em processos como a organização dos canais intercelulares da GJ na membrana e no turnover de vários subtipos de conexina. Esses resultados indicam que a comunicação intercelular, particularmente a mediada por canais formados pela Cx36 parecem desempenhar importante papel na patogênese da diabetes tipo 2, desde sua fase inicial. / Abstract: Intercellular communication and adhesion among pancreatic B-cells are crucial for a proper insulin biosynthesis and secretion. The aim of this work was to investigate the role of gap junction (GJ) mediated-intercellular communication in the processes of maturation and dysfunction of B-cells. It is well known that fetal and neonatal rat pancreatic B-cells exhibit a reduced insulin secretory response to glucose and to other secretagogues as compared to adult ones. Based on this finding, we have used Wistar rats at different stages of development (fetal, neonatal, young and adult) as a model of B-cell maturation. As a model of type 2 diabetes, C57BL/6 mice (wild-type) and LDL receptor-deficient mice were fed a high fat diet up to 60 days. The cellular expression of GJ connexin (Cx) subtypes found in the endocrine pancreas (Cx36, Cx43 and Cx45) was assessed by immunohistochemistry, Western Blot, quantitative and semi-quantitative RTPCR. Our results indicate that young and adult endocrine pancreas express relatively high levels of Cx36 on B-cells in comparison with the other groups. Meanwhile, fetal and neonatal islets express predominantly Cx43 on non B-cells located at the islet periphery. Islet microinjection of GJ tracers revealed that neonatal B-cells display lower intercellular exchange of the cationic molecule Ethidium Bromide (EB) in comparison with the adult ones, which is in accordance with their differences in Cx36 expression. No significant differences were found in expression and localization of Cx45 among all animal groups. Regarding the animal type 2 diabetic model, a metabolic characterization showed that the high-fat diet for 60 days induces glucose intolerance, insulin resistance, hyperinsulinemia and moderate hyperglycemia in both mice groups (LDLr knockout and wild-type groups). High-fat fed mice showed a subtle decrease in Cx36 islet expression and in the B-cell intercellular exchange of EB in comparison with the chow-fed group (control). We also observed an alteration in the pattern of Cx36 labeling in immunohistochemistry assays. The high-fat diet induced a redistribution of Cx36 within the islets from a disorganized pattern (more commonly seen in control mice) to a sub domain-pattern where Cx36 plaques demarcate groups of B-cells. These changes in Cx36 islet distribution observed in high-fat fed mice were accompanied by a similar pattern of immunolabeling for ZO-1, but an increase in its islet expression, a tight junctional protein that seem to be involved in Cx turnover and membrane organization of Cx-made channels. Taken all together, these findings suggest that cell-cell coupling mediated by GJ may play an important role in the pancreatic B-cell maturation observed during endocrine pancreas development as well as in the early stages of type 2 diabetes pathogenesis. / Doutorado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural