Atualmente observa-se que a proporção de pessoas com 60 anos ou mais está crescendo mais rápido do que a de outras faixas etárias. Um dos resultados desta transição epidemiológica é o aumento das doenças cujo fator de risco é o envelhecimento, entre elas, a doença de Parkinson. Embora muitas regiões exibam os sinais neuropatológicos da doença de Parkinson, a degeneração dos neurônios, contendo neuromelanina, da substância negra é considerada como sendo uma característica importante, representando o critério cardinal para o diagnóstico. No entanto, ainda não está claro por que certas regiões do cérebro, como a substância negra, são vulneráveis em algumas doenças neurodegenerativas e alguns neurônios vizinhos, às vezes morfologicamente indistinguíveis, permanecem preservados. Análises moleculares de populações de neurônios podem conduzir a uma melhor compreensão sobre a fisiologia dos mesmos, bem como os mecanismos envolvidos nos processos de doença. Na era pós genômica, realizar análises proteômicas são de grande interesse científico, pois permitem avanços no conhecimento dos processos biológicos. A técnica de microdissecção e captura a laser tem sido uma ferramenta importante e cada vez mais utilizada para aquisição de populações puras de células a partir de secções histológicas, evitando que áreas não pertencentes ao tecido alvo sejam dissecadas. A união destes métodos pode contribuir de maneira relevante para o entendimento fisiopatológico dos neurônios contendo neuromelanina da substância negra. No entanto, para que a microdissecção e captura a laser e as análises proteômicas sejam eficazes, é imprescindível a aplicação de um protocolo bem estruturado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo criar um protocolo de microdissecção a laser de neurônios contendo neuromelanina em indivíduos cognitivamente normais, para subsequente análise proteômica. Os casos utilizados neste estudo são provenientes do Banco de Encéfalos Humanos do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral. Para o desenvolvimento da nossa proposta, contamos com a colaboração do Centro de Proteômica Médica da Universidade de Bochum, Alemanha. O protocolo foi desenvolvido baseado em outros previamente descritos na literatura e otimizado de acordo com objetivos pretendidos. Analisamos o plano anatômico de amostragem do tecido, o método de congelamento, a espessura do corte para a microdissecção, a solução utilizada para a coleta do tecido durante a microdissecção e o método de digestão proteolítica para posteriores análises proteômicas. Através de ensaios comparativos, alcançamos os resultados desejados e os mesmos foram validados através de análises por espectrometria de massas. Consequentemente, também fomos capazes de reconhecer fatores técnicos que possivelmente impossibilitariam um efetivo estudo do proteoma / Currently the worldwide proportion of people aged 60 years and over is growing faster than any other age group. This strikingly epidemiological transition results in an increase of aging related diseases, including Parkinson\'s disease (PD). Although many brain areas exhibit the neuropathological signs of Parkinson\'s disease, the degeneration of neuromelanin containing cells in the substantia nigra is considered a hallmark feature, representing cardinal diagnostic criteria for PD. However, why certain brain regions -- such as the substantia nigra -- are vulnerable in some neurodegenerative diseases, while some neighboring morphologically indistinguishable neurons remain preserved, is still unclear. Molecular analysis of specific neuronal populations can lead us to a better understanding about the physiological role played by these neurons and mechanisms involved in disease\'s processes. In a post-genomic era, proteomic analyses are of great scientific interest since they allow a better understanding of the biological processes. The laser capture microdissection technique has also became an important tool in biological research, being increasingly used for acquisition of pure populations of cells from histological sections, preventing the dissection of areas outside the target tissue. The combination of these methods can significantly contribute to understand the pathophysiological role of the containing neuromelanin neurons of the substantia nigra. However, for an effective application of both techniques, laser capture microdissection and proteomic analysis, it is essential the application of an efficient protocol. In this context, this study aims to establish a protocol for laser microdissection of containing neuromelanin neurons in cognitively normal individuals for subsequent proteomic analyses. We selected cases from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study. A collaboration with the Medical Proteome Center, University of Bochum, Germany took part during the development of our proposal. Our protocol was developed based on previous published protocols and optimized according the intended aims. We analyzed anatomical planes for neuronal collection, freezing methods, thickness of tissue for microdissection sections, solution for tissue collection during laser microdissection and the proteolytic digestion methods. Through our comparative tests, we have achieved the desired results and validated them by mass spectrometry analyses. Consequently, we were also able to exclude technical factors that could possibly preclude one effective proteome analysis

Atualmente observa-se que a proporção de pessoas com 60 anos ou mais está crescendo mais rápido do que a de outras faixas etárias. Um dos resultados desta transição epidemiológica é o aumento das doenças cujo fator de risco é o envelhecimento, entre elas, a doença de Parkinson. Embora muitas regiões exibam os sinais neuropatológicos da doença de Parkinson, a degeneração dos neurônios, contendo neuromelanina, da substância negra é considerada como sendo uma característica importante, representando o critério cardinal para o diagnóstico. No entanto, ainda não está claro por que certas regiões do cérebro, como a substância negra, são vulneráveis em algumas doenças neurodegenerativas e alguns neurônios vizinhos, às vezes morfologicamente indistinguíveis, permanecem preservados. Análises moleculares de populações de neurônios podem conduzir a uma melhor compreensão sobre a fisiologia dos mesmos, bem como os mecanismos envolvidos nos processos de doença. Na era pós genômica, realizar análises proteômicas são de grande interesse científico, pois permitem avanços no conhecimento dos processos biológicos. A técnica de microdissecção e captura a laser tem sido uma ferramenta importante e cada vez mais utilizada para aquisição de populações puras de células a partir de secções histológicas, evitando que áreas não pertencentes ao tecido alvo sejam dissecadas. A união destes métodos pode contribuir de maneira relevante para o entendimento fisiopatológico dos neurônios contendo neuromelanina da substância negra. No entanto, para que a microdissecção e captura a laser e as análises proteômicas sejam eficazes, é imprescindível a aplicação de um protocolo bem estruturado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo criar um protocolo de microdissecção a laser de neurônios contendo neuromelanina em indivíduos cognitivamente normais, para subsequente análise proteômica. Os casos utilizados neste estudo são provenientes do Banco de Encéfalos Humanos do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral. Para o desenvolvimento da nossa proposta, contamos com a colaboração do Centro de Proteômica Médica da Universidade de Bochum, Alemanha. O protocolo foi desenvolvido baseado em outros previamente descritos na literatura e otimizado de acordo com objetivos pretendidos. Analisamos o plano anatômico de amostragem do tecido, o método de congelamento, a espessura do corte para a microdissecção, a solução utilizada para a coleta do tecido durante a microdissecção e o método de digestão proteolítica para posteriores análises proteômicas. Através de ensaios comparativos, alcançamos os resultados desejados e os mesmos foram validados através de análises por espectrometria de massas. Consequentemente, também fomos capazes de reconhecer fatores técnicos que possivelmente impossibilitariam um efetivo estudo do proteoma / Currently the worldwide proportion of people aged 60 years and over is growing faster than any other age group. This strikingly epidemiological transition results in an increase of aging related diseases, including Parkinson\'s disease (PD). Although many brain areas exhibit the neuropathological signs of Parkinson\'s disease, the degeneration of neuromelanin containing cells in the substantia nigra is considered a hallmark feature, representing cardinal diagnostic criteria for PD. However, why certain brain regions -- such as the substantia nigra -- are vulnerable in some neurodegenerative diseases, while some neighboring morphologically indistinguishable neurons remain preserved, is still unclear. Molecular analysis of specific neuronal populations can lead us to a better understanding about the physiological role played by these neurons and mechanisms involved in disease\'s processes. In a post-genomic era, proteomic analyses are of great scientific interest since they allow a better understanding of the biological processes. The laser capture microdissection technique has also became an important tool in biological research, being increasingly used for acquisition of pure populations of cells from histological sections, preventing the dissection of areas outside the target tissue. The combination of these methods can significantly contribute to understand the pathophysiological role of the containing neuromelanin neurons of the substantia nigra. However, for an effective application of both techniques, laser capture microdissection and proteomic analysis, it is essential the application of an efficient protocol. In this context, this study aims to establish a protocol for laser microdissection of containing neuromelanin neurons in cognitively normal individuals for subsequent proteomic analyses. We selected cases from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study. A collaboration with the Medical Proteome Center, University of Bochum, Germany took part during the development of our proposal. Our protocol was developed based on previous published protocols and optimized according the intended aims. We analyzed anatomical planes for neuronal collection, freezing methods, thickness of tissue for microdissection sections, solution for tissue collection during laser microdissection and the proteolytic digestion methods. Through our comparative tests, we have achieved the desired results and validated them by mass spectrometry analyses. Consequently, we were also able to exclude technical factors that could possibly preclude one effective proteome analysis

Orientadores: Adriana Franco Paes Leme, Ricardo Della Coletta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-28T02:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macedo_CarolinaCarneiroSoares_M.pdf: 3754068 bytes, checksum: 36ddb6796cb6690a37ce3e4e9447009c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O carcinoma espinocelular oral (CEC) é o tipo de neoplasia maligna mais comum em cabeça e pescoço, com alta prevalência e morbidade. O tratamento é baseado em sistemas de classificação pouco precisos e o prognóstico é ruim em muitos casos. Diferentes padrões histológicos já foram descritos na tentativa de melhor compreender o curso da doença, predizer prognóstico e auxiliar no tratamento. As diferentes áreas do tumor apresentam características morfológicas e moleculares distintas resultando em comportamentos clínicos específicos, e estudos recentes apontam a região de invasão tumoral (do inglês invasive front tumor) como área de interesse para análises de perfil molecular e identificação de possíveis marcadores de prognóstico. O padrão de invasão neoplásico tem relação com a agressividade tumoral e a presença de ilhas no fronte invasivo já foi descrita como pior padrão. Assim, o objetivo desta dissertação foi comparar a composição diferencial de proteínas totais de ilhas neoplásicas grandes e pequenas do fronte e do interior do tumor, e correlacionar essas proteínas com o prognóstico. A proteômica foi associada à microdissecção a laser (ML), consideradas juntas como ferramentas de alta robustez para identificação de proteínas em tecidos neoplásicos em regiões específicas. Vinte peças cirúrgicas de CEC oral de língua fixadas em parafina foram submetidas a ML para obtenção das amostras compostas pelas seguintes regiões do tecido: 1) ilhas neoplásicas grandes da região frontal, 2) ilhas neoplásicas pequenas da região frontal, 3) ilhas neoplásicas grandes do interior do tumor e 4) ilhas neoplásicas pequenas do interior do tumor, seguida pela extração de proteínas e análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS). A anotação funcional das proteínas e a correlação aos dados clínico-patológicos dos pacientes foram realizadas. Foram identificadas 1906 proteínas totais, sendo 1480 proteínas comuns entre as quatros regiões estudadas. Duas proteínas foram exclusivas nas ilhas grandes do fronte e sete nas ilhas grandes do interior. Oitenta e cinco proteínas foram diferencialmente expressas entre a região do fronte e o interior tumoral, e destas, 57 foram relacionadas a dados clínico-patológicos importantes para o prognóstico. Os processos biológicos, como desenvolvimento da epiderme, adesão celular, apoptose, ciclo celular, degradação da matriz extracelular e expressão gênica, evidenciados entre as proteínas diferencialmente expressas confirmam as mudanças moleculares associadas à progressão neoplásica. A combinação de ML, MS e bioinformática foi capaz de identificar um painel de proteínas que podem auxiliar a desvendar o curso do CEC oral, predizendo agressividade e prognóstico. Em acréscimo, essa abordagem pode ajudar ainda na compreensão das diferenças e dos mecanismos de sinalização entre diferentes áreas do tecido / Abstract: Oral squamous cell carcinoma (SCC) is the most common type of malignant tumor in head and neck, with high prevalence and morbidity. Treatment is based on inaccurate classification systems and the prognosis is poor in many cases. Different histological patterns have been described in an attempt to better understand the course of the disease, predict prognosis and assist in treatment. Different areas of the tumor have different morphological and molecular characteristics resulting in specific clinical behaviors, and recent studies point to the region of tumor invasion as an area of interest for molecular profile analysis and identification of possible prognostic markers. The pattern of neoplastic invasion is related to tumor aggressiveness and the presence of islands in the invasive front has been described as worst invasion pattern. The objective of this work was to compare the protein differential expression of large and small islands neoplastic from the front and the inner tumor, and to correlate these proteins with prognosis. Proteomics was associated with laser microdissection (ML), and together they are considered robustness tools to identify proteins in neoplastic tissues in specific regions of interest. Twenty surgical specimens of oral tongue SCC fixed in paraffin were subjected to ML to obtain sample composed by the following regions of tissue: 1) large neoplastic frontal islands, 2) small neoplastic islands of the frontal region, 3) large neoplastic islands inside the tumor and 4) small islands within the neoplastic tumor, followed by extraction and analysis of proteins by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS). The functional annotation of proteins and correlation with clinicopathological data from patients were performed. A total of 1906 proteins were identified, with 1480 common proteins between the four regions studied. Two proteins were exclusives in the large islands of the forehead and seven in large islands in the interior. Eighty-five proteins were differentially expressed between the front region and inner tumor, and of these, 57 were related to clinical and pathological data. The biological processes such as development of the epidermis, cell adhesion, apoptosis, cell cycle, disassembly of the extracellular matrix and gene expression, evidenced among the differentially expressed proteins confirmed the molecular changes associated with neoplastic progression. The combination of ML, MS, and bioinformatics was able to identify a panel of proteins that may help to unravel the course of oral SCC, predicting aggressiveness and prognosis. In addition, this approach may also help in understanding the differences and signaling mechanisms between different areas of the tumor tissue / Mestrado / Patologia / Mestra em Estomatopatologia

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é a doença neurodegenerativa do neurônio motor que acomete indivíduos adultos e promove a perda progressiva das funções motoras. A evolução é rápida (2 a 5 anos) e culmina na morte por complicações e falência dos músculos respiratórios. Descrições recentes sugerem a contribuição de tipos celulares não neuronais, particularmente o astrócito e a microglia, para a morte do neurônio motor. O camundongo transgênico SOD1G93A, que carrega a SOD1 humana mutada, foi utilizado neste trabalho. Estudos comportamentais apontaram alterações motoras importantes no animal transgênico a partir de 90 dias de vida e permitiram selecionar, então, as idades pré-sintomáticas de 40 dias e 80 dias para os estudos moleculares. A análise da expressão gênica nos animais transgênicos e selvagens destas duas idades foi realizada por microarray utilizando-se a plataforma que contém o genoma completo do camundongo e detectou 492 e 1105 transcritos diferencialmente expressos nos animais de 40 e 80 dias, respectivamente. Estes resultados foram validados por PCR quantitativa (qPCR). As análises bioinformáticas dos resultados identificaram 17 e 11 vias moleculares super-representadas nas idades de 40 dias e 80 dias, respectivamente. Destas, as vias endocitose, sinapse glutamatérgica, proteólise mediada por ubiquitina, via de sinalização de quimiocina, fosforilação oxidativa, processamento e apresentação de antígeno e junção oclusiva foram comuns a ambas as idades. Ainda, as vias sinapse glutamatérgica e fagossomo foram sugeridas como potencialmente mais importantes em animais transgênicos de 40 dias e 80 dias, respectivamente. Transcritos específicos foram analisados em amostras enriquecidas de células (astrócito, microglia e neurônio motor) microdissecadas a laser do corno anterior da medula espinal dos animais. Os transcritos Cxcr4, Slc1a2 e Ube2i foram avaliados por qPCR nas amostras enriquecidas de astrócitos dos animais de 40 dias, enquanto que Cxcr4 e Slc17a6 foram avaliados nas amostras de neurônios motores dos animais desta idade. Cxcr4 apresentou expressão diminuída nos astrócitos transgênicos e aumentada nos neurônios destes animais. Slc1a2, Ube2i e Slc17a6 estavam aumentados nos tipos celulares estudados nos animais transgênicos. Tap2 e Tuba1a foram avaliados nas amostras enriquecidas de microglias dos animais de 80 dias e mostraram-se aumentados nas amostras dos transgênicos. Finalmente, Akt1 apresentou expressão diminuída nos neurônios motores microdissecados dos animais transgênicos em comparação aos selvagens. Os resultados sugerem que alterações na sinalização glutamatérgica podem exercer papel essencial em fases pré-sintomáticas mais precoces da doença (40 dias), enquanto que em fases pré-clínicas mais próximas ao aparecimento dos sintomas (80 dias), as respostas mais importantes parecem estar relacionadas à neuroimmunomodulação. Dessa forma, este trabalho aponta para novas perspectivas para o estudo da ELA / Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is an adult onset motor neuron neurodegenerative disease that leads to the progressive loss of muscular functions. It is a fast progression disorder (2 to 5 years) culminating in death by respiratory failure. Recent findings suggest that non neuronal cell types, especially astrocytes and microglia, might contribute to the neuronal death. The transgenic mouse SOD1G93A, carring human mutant SOD1, was used in this study. Behavioral studies pointed to the onset of the clinical symptoms occurring at 90 days in the animal model, thus, allowing the selection of the pre-symptomatic ages of 40 and 80 days to the molecular studies. Gene expression analysis of transgenic mice and their non-transgenic littermates at those ages was performed by using a microarray platform containing the whole mouse genome and has detected 492 and 1105 differentially expressed genes at 40 days and 80 days old mice, respectively. These results were validated by quantitative PCR (qPCR). Bioinformatic analysis of the results identified 17 and 11 over-represented molecular pathways at 40 days and 80 days, respectively. Of these, endocytosis, glutamatergic synapse, ubiquitin-mediated proteolysis, chemokine signaling pathway, oxidative phosphorylation, antigen processing and presentation and also tight junction were common to both ages. Furthermore, glutamatergic synapse and fagosome were suggested as potentially more important at 40 and 80 days, respectively. Specific transcripts were analyzed on enriched samples of cells (astrocytes, microglia and motor neuron) obtained by laser microdissection from the ventral horn of mouse spinal cord. The transcripts Cxcr4, Slc1a2 and Ube2i were evaluated by qPCR in enriched samples of astrocytes of the 40 days old mice, and Cxcr4 and Slc17a6 were analyzed in motor neuron samples at this age. Cxcr4 has been found decreased in astrocytes from transgenic mice and increased in the motor neurons of these animals. Slc1a2, Ube2i and Slc17a6 have increased in the cell type in which they were evaluated in the transgenic mice. Tap2 and Tuba1a were evaluated at microglia enriched samples of 80 days old mice and were found to be increased. Finally, Akt1 has decreased in enriched samples of motor neurons from 80 days old mice. The results suggest that glutamatergic signaling might play essential role in early stages of the disease (40 days), while in phases closer to the appearance of the symptoms (80 days), the neuroimmunomodulation takes place. Thus, this study points to new perspectives for ALS study

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é a doença neurodegenerativa do neurônio motor que acomete indivíduos adultos e promove a perda progressiva das funções motoras. A evolução é rápida (2 a 5 anos) e culmina na morte por complicações e falência dos músculos respiratórios. Descrições recentes sugerem a contribuição de tipos celulares não neuronais, particularmente o astrócito e a microglia, para a morte do neurônio motor. O camundongo transgênico SOD1G93A, que carrega a SOD1 humana mutada, foi utilizado neste trabalho. Estudos comportamentais apontaram alterações motoras importantes no animal transgênico a partir de 90 dias de vida e permitiram selecionar, então, as idades pré-sintomáticas de 40 dias e 80 dias para os estudos moleculares. A análise da expressão gênica nos animais transgênicos e selvagens destas duas idades foi realizada por microarray utilizando-se a plataforma que contém o genoma completo do camundongo e detectou 492 e 1105 transcritos diferencialmente expressos nos animais de 40 e 80 dias, respectivamente. Estes resultados foram validados por PCR quantitativa (qPCR). As análises bioinformáticas dos resultados identificaram 17 e 11 vias moleculares super-representadas nas idades de 40 dias e 80 dias, respectivamente. Destas, as vias endocitose, sinapse glutamatérgica, proteólise mediada por ubiquitina, via de sinalização de quimiocina, fosforilação oxidativa, processamento e apresentação de antígeno e junção oclusiva foram comuns a ambas as idades. Ainda, as vias sinapse glutamatérgica e fagossomo foram sugeridas como potencialmente mais importantes em animais transgênicos de 40 dias e 80 dias, respectivamente. Transcritos específicos foram analisados em amostras enriquecidas de células (astrócito, microglia e neurônio motor) microdissecadas a laser do corno anterior da medula espinal dos animais. Os transcritos Cxcr4, Slc1a2 e Ube2i foram avaliados por qPCR nas amostras enriquecidas de astrócitos dos animais de 40 dias, enquanto que Cxcr4 e Slc17a6 foram avaliados nas amostras de neurônios motores dos animais desta idade. Cxcr4 apresentou expressão diminuída nos astrócitos transgênicos e aumentada nos neurônios destes animais. Slc1a2, Ube2i e Slc17a6 estavam aumentados nos tipos celulares estudados nos animais transgênicos. Tap2 e Tuba1a foram avaliados nas amostras enriquecidas de microglias dos animais de 80 dias e mostraram-se aumentados nas amostras dos transgênicos. Finalmente, Akt1 apresentou expressão diminuída nos neurônios motores microdissecados dos animais transgênicos em comparação aos selvagens. Os resultados sugerem que alterações na sinalização glutamatérgica podem exercer papel essencial em fases pré-sintomáticas mais precoces da doença (40 dias), enquanto que em fases pré-clínicas mais próximas ao aparecimento dos sintomas (80 dias), as respostas mais importantes parecem estar relacionadas à neuroimmunomodulação. Dessa forma, este trabalho aponta para novas perspectivas para o estudo da ELA / Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is an adult onset motor neuron neurodegenerative disease that leads to the progressive loss of muscular functions. It is a fast progression disorder (2 to 5 years) culminating in death by respiratory failure. Recent findings suggest that non neuronal cell types, especially astrocytes and microglia, might contribute to the neuronal death. The transgenic mouse SOD1G93A, carring human mutant SOD1, was used in this study. Behavioral studies pointed to the onset of the clinical symptoms occurring at 90 days in the animal model, thus, allowing the selection of the pre-symptomatic ages of 40 and 80 days to the molecular studies. Gene expression analysis of transgenic mice and their non-transgenic littermates at those ages was performed by using a microarray platform containing the whole mouse genome and has detected 492 and 1105 differentially expressed genes at 40 days and 80 days old mice, respectively. These results were validated by quantitative PCR (qPCR). Bioinformatic analysis of the results identified 17 and 11 over-represented molecular pathways at 40 days and 80 days, respectively. Of these, endocytosis, glutamatergic synapse, ubiquitin-mediated proteolysis, chemokine signaling pathway, oxidative phosphorylation, antigen processing and presentation and also tight junction were common to both ages. Furthermore, glutamatergic synapse and fagosome were suggested as potentially more important at 40 and 80 days, respectively. Specific transcripts were analyzed on enriched samples of cells (astrocytes, microglia and motor neuron) obtained by laser microdissection from the ventral horn of mouse spinal cord. The transcripts Cxcr4, Slc1a2 and Ube2i were evaluated by qPCR in enriched samples of astrocytes of the 40 days old mice, and Cxcr4 and Slc17a6 were analyzed in motor neuron samples at this age. Cxcr4 has been found decreased in astrocytes from transgenic mice and increased in the motor neurons of these animals. Slc1a2, Ube2i and Slc17a6 have increased in the cell type in which they were evaluated in the transgenic mice. Tap2 and Tuba1a were evaluated at microglia enriched samples of 80 days old mice and were found to be increased. Finally, Akt1 has decreased in enriched samples of motor neurons from 80 days old mice. The results suggest that glutamatergic signaling might play essential role in early stages of the disease (40 days), while in phases closer to the appearance of the symptoms (80 days), the neuroimmunomodulation takes place. Thus, this study points to new perspectives for ALS study