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Previous issue date: 2017-08-11 / O glutamato, aminoácido não-essencial, é um neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central (SNC), sendo liberado durante o impulso nervoso. Em situações de patologia cerebral, o acúmulo de glutamato ocorre no espaço extracelular, causando dano neuronal e, eventualmente, apoptose. Muitos trabalhos relataram que a citotoxicidade do glutamato está associada a várias doenças neurológicas. Neste contexto, o acetato, um ácido graxo de cadeia curta, pode beneficiar o SNC de forma energética e estrutural. A acetil-coenzima A, forma metabolicamente ativa de acetato, é utilizada como substrato em vias bioquímicas envolvidas no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas, além de aumentar a acetilação das histonas, alterando a expressão de genes inflamatórios. A linhagem celular de neuroblastoma humano SH-SY5Y é comumente usada em estudos relacionados a doenças neurodegenerativas, com uma capacidade de expansão em larga escala antes da diferenciação, enquanto que a linhagem de células-tronco de polpa de dente de leite decíduo esfoliado (SHED) é comumente utilizada em modelos de estudo do comportamento celular. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos do acetato mediante a citotoxicidade causada pelo glutamato em células SH-SY5Y e SHED. Células SH-SY5Y e SHED foram cultivadas, respectivamente, em meio DMEM/F12 suplementado com 10% (v/v) de soro fetal bovino (SFB) e 1% (v/v) de penicilina-estreptomicina, e meio alfa-MEM, suplementado com 10% (v/v) de SFB, 1% (v/v), 1% (v/v) de penicilina-estreptomicina, 0,01 mM de aminoácidos não essenciais e 2 mM L-glutamina. A viabilidade celular em diferentes concentrações de acetato (5 a 75 mM) e glutamato (25 a 150mM) foi medida pelo ensaio MTT. A diferenciação foi realizada em SH-SY5Y pela suplementação do meio com 10 μM de ácido retinóico (AR) e redução de SFB para 1% (v/v) durante 4, 7 e 10 dias em cultura, e em SHED pela substituição do meio de cultivo por DMEM Low-Glicose, suplementado com 10% (v/v) de SFB, 1% (v/v) de penicilina-estreptomicina, 10-7 M de dexametasona, 50 μM de 2-fosfato ácido ascórbico e 2 mM de β-glicerolfosfato, a fim de verificar como essas células respondem à mistura de acetato/glutamato. A análise estatística foi realizada teste ANOVA de uma ou duas vias, bem como pelo teste de Kruskal-Wallis, quando apropriado, com p < 0,05 considerado estatisticamente significativo. Após 7 dias de incubação, as concentrações de 5 e 25 mM de acetato apresentaram menor influência sobre a viabilidade de células SH-SY5Y e SHED, enquanto que o IC50% de glutamato ficou em torno de 75mM e 50mM para estas linhagens, respectivamente. Ao submeter as células ao tratamento combinado de acetato e glutamato, observou-se que o acetato não exerceu citoproteção mediante exposição celular ao glutamato. Após análise qualitativa da diferenciação osteogênica em SHEDs, foi observado maior mineralização nas células tratadas com AR e acetato, em comparação com as células controle. Estudos subsequentes, que permitam identificar como tais células respondem ao acetato em nível molecular, considerando a expressão de ciclinas, compactação da cromatina e a presença de marcadores bioquímicos característicos durante a diferenciação de cada linhagem, por exemplo, poderão fornecer um entendimento mais completo de como esse composto atua na dinâmica metabólica e bioenergética celular. / Glutamate, a non-essential amino acid, is an excitatory neurotransmitter of the central nervous system (CNS), being released during the nerve impulse. In situations of cerebral pathology, the accumulation of glutamate occurs in the extracellular space, causing neuronal damage and, eventually, apoptosis. Many studies have reported that glutamate cytotoxicity is associated with various neurological diseases. In this context, acetate, a short chain fatty acid, can benefit the CNS energetically and structurally. Acetyl-coenzyme A, a metabolically active form of acetate, is used as a substrate in biochemical pathways involved in the metabolism of carbohydrates, lipids and proteins, in addition to increasing the acetylation of histones, altering the expression of inflammatory genes. The SH-SY5Y human neuroblastoma cell line is commonly used in studies related to neurodegenerative diseases, with a large scale expansion capacity prior to differentiation, whereas the stem cell line of exfoliated deciduous teeth (SHED) is commonly used in models of cellular behavior. The objective of this research was evaluate the effects of acetate by glutamate-induced cytotoxicity on SH-SY5Y and SHED cells. SH-SY5Y and SHED cells were cultured respectively in DMEM / F12 medium supplemented with 10% (v/v) fetal bovine serum (FBS) and 1% (v/v) penicillin-streptomycin, and alpha-MEM medium, supplemented with 10% (v/v) FBS, 1% (v/v), 1% (v/v) penicillin-streptomycin, 0.01 mM non-essential amino acids and 2 mM L-glutamine. Cell viability at different concentrations of acetate (5 to 75 mM) and glutamate (25 to 150 mM) was measured by the MTT assay. Differentiation was performed on SH-SY5Y by supplementing the medium with 10 μM retinoic acid (RA) and reducing FBS to 1% (v/v) for 4, 7 and 10 days in culture, and in SHED by replacing the culture medium with DMEM Low-Glucose, supplemented with 10% (v/v) FBS, 1% (v/v) penicillin-streptomycin, 10-7 M dexamethasone, 50 μM ascorbic acid 2-phosphate and 2 mM β- Glycerol phosphate in order to verify how these cells respond to the acetate/glutamate mixture. Statistical analysis was performed one-way or two-way ANOVA, as well as Kruskal-Wallis test, when appropriate, with p < 0.05 considered statistically significant. After 7 days of incubation, concentrations of 5 and 25 mM acetate had less influence on the viability of SH-SY5Y and SHED cells, whereas the IC50% of glutamate was around 75mM and 50mM for these lines, respectively. By subjecting the cells to the combined treatment of acetate and glutamate, it was observed that acetate did not exert cytoprotection through cellular exposure to glutamate. After qualitative analysis of the osteogenic differentiation in SHEDs, greater mineralization was observed in the cells treated with RA and acetate, in comparison with the control cells. Subsequent studies to identify how these cells respond to acetate at the molecular level, considering the expression of cyclins, chromatin compaction, and the presence of characteristic biochemical markers during differentiation of each lineage, for example, may provide a more complete understanding of how this component acts on the metabolic dynamics and cellular bioenergetics.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/5829 |
| Date | 11 August 2017 |
| Creators | Graça, Júlio César Gomes |
| Contributors | Maranduba, Carlos Magno da Costa, Silva, Fernando de Sá, Carmo, Antônio Márcio Resende do, Pereira, Mateus Rodrigues |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia, UFJF, Brasil, ICB – Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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