Orientador: Rita Cássia Menegati Dornelles / Co-orientador: Janete Aparecida Anselmo-Franci / Banca: Maristela de Oliveira Poletini / Banca: Jacqueline Nelisis Zanoni / Resumo: As alterações nos componentes reprodutivos do eixo hipotálamo-hipófise-gônadas em muitas fêmeas de mamíferos determinam a transição gradual de ciclos reprodutivos regulares para ciclos irregulares, com perda de fertilidade. A interação dos neurônios do hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH) e esteróides gonadais representa função chave na neurobiologia do envelhecimento, pois a sobreposição temporal da senescência endócrina e neural está mecanicamente interligada pelas alças de retroalimentação. Estímulos do locus coeruleus (LC) para a área pré-óptica (APO) e eminência mediana são essenciais para a liberação das gonadotrofinas e seus neurônios apresentam receptores para estrógeno e progesterona, sugerindo controle dos esteróides ovarianos. Neste estudo foi avaliado a atividade de células neuronais localizadas em áreas e núcleos envolvidos com o controle de ação dos neurônios GnRH de ratas Wistar no período de transição para a aciclicidade. Para este trabalho foram utilizadas fêmeas Wistar cíclicas (4 meses) e acíclicas (18-20 meses) submetidas à decapitação ou perfusão às 10, 14 e 18 h na fase do diestro. Após serem retirados, os cérebros dos animais decapitados foram congelados e armazenados para posterior determinação do conteúdo de GnRH hipotalâmico e do conteúdo de noradrenalina e dopamina na APO. Os cérebros perfundidos foram cortados seriadamente em secções coronais de 30 μm para a APO e o LC e... / Abstract: Changes in reproductive components of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis in many female mammals determine the gradual transition from regular reproductive cycles to irregular cycles, with loss of fertility. The interaction of neurons of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) and gonadal steroids represents key role in the neurobiology of aging, because the temporal overlap of endocrine and neural senescence is mechanically interconnected by feedback loops. Stimulation of the locus coeruleus (LC) for the preoptic area (POA) and median eminence are essential for the release of gonadotropins and their neurons have receptors for estrogen and progesterone, suggesting control of ovarian steroids. Therefore, in this study we evaluated the activity of neuronal cells located in areas and nuclei involved in the control of action of GnRH neurons of female rats during the transition to acyclicity. For this study, we used cyclic female (4 months) and acyclic (18-20 months) rats underwent perfusion or decapitation at 10, 14 and 18 h of diestrus day. The brains from decapitated animals, after removed, were frozen and stored for subsequent determination of the hypothalamic GnRH content and the noradrenaline and dopamine content in the POA. The perfused brains were serially cut into coronal sections of 30 μm to POA and LC and subsequently submitted to immunohistochemical labeling for Fos (FRA) and FRA / TH, respectively. For quantitative analysis of the POA were considered plates containing AVPe being the counting of neurons FRA-ir performed from the insertion of the box with... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-02Bitstream added on 2014-06-13T19:12:30Z : No. of bitstreams: 1 000742177.pdf: 1654502 bytes, checksum: 866898964213e96038c110158bf8a746 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (FUNDUNESP) / As alterações nos componentes reprodutivos do eixo hipotálamo-hipófise-gônadas em muitas fêmeas de mamíferos determinam a transição gradual de ciclos reprodutivos regulares para ciclos irregulares, com perda de fertilidade. A interação dos neurônios do hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH) e esteróides gonadais representa função chave na neurobiologia do envelhecimento, pois a sobreposição temporal da senescência endócrina e neural está mecanicamente interligada pelas alças de retroalimentação. Estímulos do locus coeruleus (LC) para a área pré-óptica (APO) e eminência mediana são essenciais para a liberação das gonadotrofinas e seus neurônios apresentam receptores para estrógeno e progesterona, sugerindo controle dos esteróides ovarianos. Neste estudo foi avaliado a atividade de células neuronais localizadas em áreas e núcleos envolvidos com o controle de ação dos neurônios GnRH de ratas Wistar no período de transição para a aciclicidade. Para este trabalho foram utilizadas fêmeas Wistar cíclicas (4 meses) e acíclicas (18-20 meses) submetidas à decapitação ou perfusão às 10, 14 e 18 h na fase do diestro. Após serem retirados, os cérebros dos animais decapitados foram congelados e armazenados para posterior determinação do conteúdo de GnRH hipotalâmico e do conteúdo de noradrenalina e dopamina na APO. Os cérebros perfundidos foram cortados seriadamente em secções coronais de 30 μm para a APO e o LC e... / Changes in reproductive components of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis in many female mammals determine the gradual transition from regular reproductive cycles to irregular cycles, with loss of fertility. The interaction of neurons of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) and gonadal steroids represents key role in the neurobiology of aging, because the temporal overlap of endocrine and neural senescence is mechanically interconnected by feedback loops. Stimulation of the locus coeruleus (LC) for the preoptic area (POA) and median eminence are essential for the release of gonadotropins and their neurons have receptors for estrogen and progesterone, suggesting control of ovarian steroids. Therefore, in this study we evaluated the activity of neuronal cells located in areas and nuclei involved in the control of action of GnRH neurons of female rats during the transition to acyclicity. For this study, we used cyclic female (4 months) and acyclic (18-20 months) rats underwent perfusion or decapitation at 10, 14 and 18 h of diestrus day. The brains from decapitated animals, after removed, were frozen and stored for subsequent determination of the hypothalamic GnRH content and the noradrenaline and dopamine content in the POA. The perfused brains were serially cut into coronal sections of 30 μm to POA and LC and subsequently submitted to immunohistochemical labeling for Fos (FRA) and FRA / TH, respectively. For quantitative analysis of the POA were considered plates containing AVPe being the counting of neurons FRA-ir performed from the insertion of the box with... / FAPESP: 12/14464-6

INTRODUÇÃO: A doença de Parkinson é causada pela perda significativa de neurônios dopaminérgicos na substância nigra e perda celular no locus cerúleo, com perda do neurotransmissor dopamina e continuada deposição de inclusões proteicas nos tecidos cerebrais. A doença tem progressão caudo-rostral, iniciando-se no núcleo dorsal do nervo vago e, em grau menor, nos sistema olfativo, com evolução para o mesencéfalo e posteriormente para o prosencéfalo e neocórtex. Cerca de 90% dos casos são idiopáticos e o principal fator de risco é o envelhecimento. Para se compreender a interação genoma-ambiente e o mecanismo molecular nessa doença têm sido conduzidas investigações dos perfis de expressão gênica global em diversos tecidos-alvo. Essa abordagem de genômica funcional utiliza a tecnologia de DNA microarrays para estudo da expressão gênica e ferramentas de bioinformática para análise dos dados gerados. Neste trabalho foi feita uma análise das redes de interação transcricional em tecidos-alvo da doença de Parkinson utilizando-se amostras post mortem de tecidos cerebrais obtidas de pacientes e controles livres da doença. MÉTODOS: Estudo comparativo das redes de interação transcricional no núcleo dorsal do nervo vago, locus cerúleo e substância nigra entre pacientes com doença de Parkinson idiopática nos estágios Braak 4-5 e controles livres da doença utilizando material de necropsia. Foram utilizados DNA microarrays Agilent de 44 K e a análise estatística comparativa de dos transcritos válidos (TMEV) foi feita no vetor paciente X controle para cada região anatômica sob estudo. Para a análise das redes de interação transcricional dos grupos de pacientes e controles em cada região anatômica utilizou-se o software FunNet e as anotações genômicas do Gene Ontology Consortium. RESULTADOS: Os genes com maior número de ligações gene-gene em cada rede transcricional, ou hubs, foram identificados e correlacionados com sua função biológica e possível papel na doença de Parkinson. A análise comparativa entre o perfil de hubs (número de ligações, posição na rede) em cada região anatômica para pacientes e controles revelou que: i) no núcleo dorsal do nervo vago os hubs principais nas redes de controles e pacientes estão relacionados a funções de manutenção da homeostase cerebral e organização neuronal, ii) no locus cerúleo os hubs principais dos controles são genes ligados à manutenção das funções cerebrais, mobilização de células progenitoras (pericitos) e controle de vias inflamatórias, enquanto que na rede de pacientes esses hubs estão ligados aos processos de endo e exocitose, desenvolvimento neuronal e controle do estresse oxidativo e degradação de proteínas; iii) finalmente, na substância nigra os principais hubs da rede de controles estão envolvidos na proteção contra estresse oxidativo e proteínas não dobradas e na manutenção do sistema dopaminérgico mesodiencefálico, enquanto que na rede de pacientes predominam hubs ligados a processos epigenéticos de envelhecimento mitocondrial, transporte vesicular, neurogênese, inflamação e morte neuronal. CONCLUSÕES: Os resultados da análise de redes de interação transcricional de pacientes e controles em diferentes regiões anatômicas são compatíveis com o modelo de progressão caudo-rostral da doença de Parkinson e apontam para mecanismos compensatórios no núcleo dorsal do nervo vago e locus cerúleo / INTRODUCTION: Parkinson\'s disease is caused by a substantial loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and cell loss in locus coeruleus, concomitant loss of dopamine neurotransmitter and continuing deposition of protein within the brain as intracellular inclusions. The disease has a caudal-rostral progression, beginning in the dorsal nucleus of vagus nerve and, in a less extent, in the olfactory system, progressing to the midbrain and finally to the basal forebrain and the neocortex. About 90% of the cases are idiopathic and the main risk factor is ageing. In order to have a better understanding of the genome-environment interactions and of the molecular mechanisms involved in this disease, the investigation of global gene expression in different target tissues has been conducted. This functional genomic approach is based on DNA microarray technology and on the use of bioinformatics for analyzing the data. In the present work an analysis of transcriptional interaction networks in Parkinson\'s disease target tissues was conducted in post mortem cerebral tissue samples obtained from patients and disease-free controls. METHODS: Comparative study of transcriptional interaction networks in the dorsal nucleus of vagus nerve, locus coeruleus, and substantia nigra of idiopathic Parkinson\'s disease patients in Braak stages 4-5 and disease-free controls using post mortem tissue samples. Agilent 44 K DNA microarrays were used and the statistical comparative analysis of valid transcripts was accomplished (TMEV) in the vector patient X control for each anatomic region under study. In order to analyze the transcriptional interaction networks for patient and control groups in each anatomic region the FunNet software and the Gene Ontology genomic annotations were used. RESULTS: The genes with high number of gene-gene connections in each transcriptional network, or hubs, were identified and related to their biological function and putative role in Parkinson\'s disease. The comparative analysis between hub profiles (number of connections, position in the network) in each anatomic region for patients and controls revealed that: i) in the dorsal nucleus of vagus nerve the main hubs in patient and control networks are related to the maintenance of brain homeostasis and to neuronal organization; ii) in the locus coeruleus the main hubs of control network are related to the maintenance of brain functions, mobilization of progenitor cells (pericytes) and control of inflammatory pathways, whereas in the patient network the main hubs are linked to exo and endocytosis processes, neuronal development and control of oxidative stress and protein degradation; iii) finally, in the substantia nigra the main hubs in the control network are related to protection against oxidative stress and unfolded/misfolded proteins and in the maintenance of the midbrain dopaminergic system, whereas in the patient network the main hubs are related to epigenetic processes of mitochondrial ageing, vesicular transport, neurogenesis and inflammation and neuronal death. DISCUSSION: The results of transcriptional interaction networks analyses performed for patient and control groups in different anatomic regions are compatible with the caudal-rostral model of Parkinson\'s disease progression and point out to compensatory mechanisms acting in vagus nerve and locus coeruleus

INTRODUÇÃO: A doença de Parkinson é causada pela perda significativa de neurônios dopaminérgicos na substância nigra e perda celular no locus cerúleo, com perda do neurotransmissor dopamina e continuada deposição de inclusões proteicas nos tecidos cerebrais. A doença tem progressão caudo-rostral, iniciando-se no núcleo dorsal do nervo vago e, em grau menor, nos sistema olfativo, com evolução para o mesencéfalo e posteriormente para o prosencéfalo e neocórtex. Cerca de 90% dos casos são idiopáticos e o principal fator de risco é o envelhecimento. Para se compreender a interação genoma-ambiente e o mecanismo molecular nessa doença têm sido conduzidas investigações dos perfis de expressão gênica global em diversos tecidos-alvo. Essa abordagem de genômica funcional utiliza a tecnologia de DNA microarrays para estudo da expressão gênica e ferramentas de bioinformática para análise dos dados gerados. Neste trabalho foi feita uma análise das redes de interação transcricional em tecidos-alvo da doença de Parkinson utilizando-se amostras post mortem de tecidos cerebrais obtidas de pacientes e controles livres da doença. MÉTODOS: Estudo comparativo das redes de interação transcricional no núcleo dorsal do nervo vago, locus cerúleo e substância nigra entre pacientes com doença de Parkinson idiopática nos estágios Braak 4-5 e controles livres da doença utilizando material de necropsia. Foram utilizados DNA microarrays Agilent de 44 K e a análise estatística comparativa de dos transcritos válidos (TMEV) foi feita no vetor paciente X controle para cada região anatômica sob estudo. Para a análise das redes de interação transcricional dos grupos de pacientes e controles em cada região anatômica utilizou-se o software FunNet e as anotações genômicas do Gene Ontology Consortium. RESULTADOS: Os genes com maior número de ligações gene-gene em cada rede transcricional, ou hubs, foram identificados e correlacionados com sua função biológica e possível papel na doença de Parkinson. A análise comparativa entre o perfil de hubs (número de ligações, posição na rede) em cada região anatômica para pacientes e controles revelou que: i) no núcleo dorsal do nervo vago os hubs principais nas redes de controles e pacientes estão relacionados a funções de manutenção da homeostase cerebral e organização neuronal, ii) no locus cerúleo os hubs principais dos controles são genes ligados à manutenção das funções cerebrais, mobilização de células progenitoras (pericitos) e controle de vias inflamatórias, enquanto que na rede de pacientes esses hubs estão ligados aos processos de endo e exocitose, desenvolvimento neuronal e controle do estresse oxidativo e degradação de proteínas; iii) finalmente, na substância nigra os principais hubs da rede de controles estão envolvidos na proteção contra estresse oxidativo e proteínas não dobradas e na manutenção do sistema dopaminérgico mesodiencefálico, enquanto que na rede de pacientes predominam hubs ligados a processos epigenéticos de envelhecimento mitocondrial, transporte vesicular, neurogênese, inflamação e morte neuronal. CONCLUSÕES: Os resultados da análise de redes de interação transcricional de pacientes e controles em diferentes regiões anatômicas são compatíveis com o modelo de progressão caudo-rostral da doença de Parkinson e apontam para mecanismos compensatórios no núcleo dorsal do nervo vago e locus cerúleo / INTRODUCTION: Parkinson\'s disease is caused by a substantial loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and cell loss in locus coeruleus, concomitant loss of dopamine neurotransmitter and continuing deposition of protein within the brain as intracellular inclusions. The disease has a caudal-rostral progression, beginning in the dorsal nucleus of vagus nerve and, in a less extent, in the olfactory system, progressing to the midbrain and finally to the basal forebrain and the neocortex. About 90% of the cases are idiopathic and the main risk factor is ageing. In order to have a better understanding of the genome-environment interactions and of the molecular mechanisms involved in this disease, the investigation of global gene expression in different target tissues has been conducted. This functional genomic approach is based on DNA microarray technology and on the use of bioinformatics for analyzing the data. In the present work an analysis of transcriptional interaction networks in Parkinson\'s disease target tissues was conducted in post mortem cerebral tissue samples obtained from patients and disease-free controls. METHODS: Comparative study of transcriptional interaction networks in the dorsal nucleus of vagus nerve, locus coeruleus, and substantia nigra of idiopathic Parkinson\'s disease patients in Braak stages 4-5 and disease-free controls using post mortem tissue samples. Agilent 44 K DNA microarrays were used and the statistical comparative analysis of valid transcripts was accomplished (TMEV) in the vector patient X control for each anatomic region under study. In order to analyze the transcriptional interaction networks for patient and control groups in each anatomic region the FunNet software and the Gene Ontology genomic annotations were used. RESULTS: The genes with high number of gene-gene connections in each transcriptional network, or hubs, were identified and related to their biological function and putative role in Parkinson\'s disease. The comparative analysis between hub profiles (number of connections, position in the network) in each anatomic region for patients and controls revealed that: i) in the dorsal nucleus of vagus nerve the main hubs in patient and control networks are related to the maintenance of brain homeostasis and to neuronal organization; ii) in the locus coeruleus the main hubs of control network are related to the maintenance of brain functions, mobilization of progenitor cells (pericytes) and control of inflammatory pathways, whereas in the patient network the main hubs are linked to exo and endocytosis processes, neuronal development and control of oxidative stress and protein degradation; iii) finally, in the substantia nigra the main hubs in the control network are related to protection against oxidative stress and unfolded/misfolded proteins and in the maintenance of the midbrain dopaminergic system, whereas in the patient network the main hubs are related to epigenetic processes of mitochondrial ageing, vesicular transport, neurogenesis and inflammation and neuronal death. DISCUSSION: The results of transcriptional interaction networks analyses performed for patient and control groups in different anatomic regions are compatible with the caudal-rostral model of Parkinson\'s disease progression and point out to compensatory mechanisms acting in vagus nerve and locus coeruleus

A alteração do tráfego mitocondrial em neurônios leva ao aumento do estresse oxidativo, privação de energia, deficiência da comunicação intercelular e neurodegeneração. Há evidências de que essas alterações de tráfego antecedem a morte neuronal associada à agregação proteica. Portanto, conhecer a relação entre a mobilidade mitocondrial e a formação de agregados proteicos pode ser um passo importante para o melhor entendimento dos mecanismos da neurodegeneração. Com isso, o objetivo do presente estudo é analisar a mobilidade das mitocôndrias em culturas de células do hipocampo, substância negra e locus coeruleus expostas a rotenona e MPTP, como agentes neurodegenerativos, e à rapamicina como ativador da autofagia. Um outro objetivo do estudo é avaliar o papel do cálcio (através do emprego de EGTA e ionomicina) no modelo experimental. Os resultados mostraram aumento da mobilidade mitocondrial no hipocampo e diminuição na substância negra, já no locus coeruleus houve aumento seguido de diminuição da mobilidade mitocondrial dependendo da concentração de rotenona. O emprego do EGTA e ionomicina mostra que a ação da rotenona sobre o tráfego mitocondrial envolve o cálcio, mas não se relaciona com uma possível alteração da integridade mitocondrial, já que não foi observada alteração no potencial de membrana mitocondrial. Foram também realizados experimentos a fim de avaliar a mobilidade mitocondrial em modelo utilizando rapamicina para ativar a autofagia e MPTP como indutor da neurodegeneração em culturas de células, onde foi observado aumento da mobilidade no hipocampo e no locus coeruleus quando exposto a rapamicina e aumento da mobilidade mitocondrial em cultura de células do hipocampo exposto a MPTP já no locus coeruleus houve uma diminuição significativa da mobilidade mitocondrial. Os resultados permitem concluir que o tráfego mitocondrial está alterado antes da agregação proteica podendo contribuir com a neurodegeneração / Altered mitochondrial traffic in neurons can lead to increased oxidative stress, energy deprivation, impaired intercellular communication and neurodegeneration. There are evidences mitochondria disturbing precedes neuronal death associated with protein aggregation. Therefore, the study of mitochondrial traffic and protein aggregation can be an important step towards a better understanding of the mechanisms of neurodegeneration. Thus, the aim of this study is to analyze mitochondria mobility in cultured cells of the hippocampus, substantia nigra and locus coeruleus exposed to rotenone and MPTP, as neurodegeneration-promoting agents, and rapamycin to activate autophagy. The other objective of the study was to analyze the role of calcium (through EGTA and ionomycin) in the experimental model. The results showed increased and decreased mobility mitochondrial in cells from hippocampus and substantia nigra, respectively, while the locus coeruleus cell culture has increased followed by decreased mitochondrial mobility depending upon rotenone concentration. The use of EGTA and ionomycin showed that alteration of mitochondrial traffic is associated with calcium, however it is not related with changes in mitochondrial membrane potential. Additional experiments were also conducted to assess mitochondrial mobility in a model using rapamycin to activate autophagy and MPTP to induce neurodegeneration in cell cultures. The results of these experiments showed increased mitochondrial mobility in the hippocampus and locus coeruleus when exposed to rapamycin; while MPTP also increased mitochondria mobility in hippocampal cell cultures, but decreased it in locus coeruleus. Results suggest that mitochondrial traffic is altered before protein aggregation, which may contribute to neurodegeneration

A alteração do tráfego mitocondrial em neurônios leva ao aumento do estresse oxidativo, privação de energia, deficiência da comunicação intercelular e neurodegeneração. Há evidências de que essas alterações de tráfego antecedem a morte neuronal associada à agregação proteica. Portanto, conhecer a relação entre a mobilidade mitocondrial e a formação de agregados proteicos pode ser um passo importante para o melhor entendimento dos mecanismos da neurodegeneração. Com isso, o objetivo do presente estudo é analisar a mobilidade das mitocôndrias em culturas de células do hipocampo, substância negra e locus coeruleus expostas a rotenona e MPTP, como agentes neurodegenerativos, e à rapamicina como ativador da autofagia. Um outro objetivo do estudo é avaliar o papel do cálcio (através do emprego de EGTA e ionomicina) no modelo experimental. Os resultados mostraram aumento da mobilidade mitocondrial no hipocampo e diminuição na substância negra, já no locus coeruleus houve aumento seguido de diminuição da mobilidade mitocondrial dependendo da concentração de rotenona. O emprego do EGTA e ionomicina mostra que a ação da rotenona sobre o tráfego mitocondrial envolve o cálcio, mas não se relaciona com uma possível alteração da integridade mitocondrial, já que não foi observada alteração no potencial de membrana mitocondrial. Foram também realizados experimentos a fim de avaliar a mobilidade mitocondrial em modelo utilizando rapamicina para ativar a autofagia e MPTP como indutor da neurodegeneração em culturas de células, onde foi observado aumento da mobilidade no hipocampo e no locus coeruleus quando exposto a rapamicina e aumento da mobilidade mitocondrial em cultura de células do hipocampo exposto a MPTP já no locus coeruleus houve uma diminuição significativa da mobilidade mitocondrial. Os resultados permitem concluir que o tráfego mitocondrial está alterado antes da agregação proteica podendo contribuir com a neurodegeneração / Altered mitochondrial traffic in neurons can lead to increased oxidative stress, energy deprivation, impaired intercellular communication and neurodegeneration. There are evidences mitochondria disturbing precedes neuronal death associated with protein aggregation. Therefore, the study of mitochondrial traffic and protein aggregation can be an important step towards a better understanding of the mechanisms of neurodegeneration. Thus, the aim of this study is to analyze mitochondria mobility in cultured cells of the hippocampus, substantia nigra and locus coeruleus exposed to rotenone and MPTP, as neurodegeneration-promoting agents, and rapamycin to activate autophagy. The other objective of the study was to analyze the role of calcium (through EGTA and ionomycin) in the experimental model. The results showed increased and decreased mobility mitochondrial in cells from hippocampus and substantia nigra, respectively, while the locus coeruleus cell culture has increased followed by decreased mitochondrial mobility depending upon rotenone concentration. The use of EGTA and ionomycin showed that alteration of mitochondrial traffic is associated with calcium, however it is not related with changes in mitochondrial membrane potential. Additional experiments were also conducted to assess mitochondrial mobility in a model using rapamycin to activate autophagy and MPTP to induce neurodegeneration in cell cultures. The results of these experiments showed increased mitochondrial mobility in the hippocampus and locus coeruleus when exposed to rapamycin; while MPTP also increased mitochondria mobility in hippocampal cell cultures, but decreased it in locus coeruleus. Results suggest that mitochondrial traffic is altered before protein aggregation, which may contribute to neurodegeneration