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Previous issue date: 2017-03-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / (Artigo : Efeito do transplante de c?lulas mononucleares da medula ?ssea sobre o metabolismo cerebral da glicose in vivo e o comportamento depressivo no modelo experimental de epilepsia cr?nica induzido por pilocarpina)
Temporal lobe epilepsy (TLE) is one of the most common kind of epilepsy syndromes
in the world population. Depression is an important comorbidity of epilepsy. It has been
reported in patients with TLE and different experimental models of epilepsy. However,
there is no established consensus about which brain regions are associated with the
manifestation of depression in epilepsy. BMMC transplantation has been used for treatment
of epilepsy and has showed a large number of benefit effects in this neuropathology. 18FFDG
has been widely used to investigate the cerebral metabolism in patients with TLE or
depression disorders, and recently in animal models using microPET imaging. We
investigate longitudinally the alterations in cerebral glucose metabolism in rats submitted to
the pilocarpine model and observe the effect of BMMC transplantation in cerebral FDG
uptake to correlate it to depressive behavior during the chronic phase of epilepsy. Our
results demonstrated that pilocarpine-treated rats showed depression-like behavior and
reduced 18F-FDG uptake in several brain regions related to the pathophysiology of both
epilepsy and depression during chronic phase. Besides, BMMC treatment reduced cognitive
dysfunction and depressive-like behavior showed by chronically epileptic rats. However,
the BMMC transplantation did not affect the brain glucose metabolism in those animals.
Additionally, we found a hypersynchrony metabolic network in the chronically epileptic
animals, and reduced connectivity in BMMC-treated animals, similar to Control rats. This
study suggests further evidence of depressive behavior as a comorbidity in the pilocarpineinduced
epilepsy model, and an important alteration of glucose metabolism and metabolic
network among brain regions of interest for both pathologies. Additionally, this study
suggested a potential effect of BMMC transplantation for reduction of seizure frequency,
cognitive deficits and depressive-like behavior, as well as contribute to normalize the
connectivity in the metabolic network in chronically epileptic animals. / (Artigo : Efeito do transplante de c?lulas mononucleares da medula ?ssea sobre o metabolismo cerebral da glicose in vivo e o comportamento depressivo no modelo experimental de epilepsia cr?nica induzido por pilocarpina)
Multiple epileptogenic changes and incessant inflammation ensue after status epilepticus
(SE) induced brain injury, which in due course result in chronic temporal lobe epilepsy
typified by spontaneous recurrent seizures (SRS) and impairments in cognition, memory
and mood. We tested whether early intervention after SE with grafting of hiPSC-derived
neural stem cells (hNSCs) into hippocampi is efficacious for curbing SRS and thwarting
cognitive, memory and mood dysfunction. Young male F344 rats first underwent kainic
acid induced SE for two hours and then received grafts of hNSCs into hippocampi at 7 days
post-SE (3 grafts/side, ~100,000 cells/graft). Other cohorts of rats underwent similar SE but
received either sham-grafting surgery or maintained as epilepsy-only controls. Sixty-four
hour observations in the 3rd month after SE revealed diminished SRS in grafted animals, in
comparison to animals in sham-grafted or epilepsy only groups. Seven days of continuous
video-EEG recordings in the 4th month after SE corroborated these findings. Furthermore,
grafted animals displayed competence for discerning minor changes in the environment
(pattern separation function), ability for forming recognition and location memories in
novel object recognition, object location and object in place tests, and no anhedonia-like
behavior in sucrose preference test. Contrastingly, epileptic rats in both sham-grafted and
epilepsy-only groups showed pattern separation, recognition and location memory
impairments and anhedonia. Histological analyses performed 4 months after grafting
revealed robust yield and mostly (~87%) neuronal differentiation of hNSC graft-derived
cells. Some GABA-ergic neurons (~12%), astrocytes (11-16%) and Ki-67+ proliferating
cells (~1%) were also seen among graft-derived cells. Yet, grafts did not contain Oct-4+
PSCs. In addition, hNSC grafting maintained normal levels of hippocampal neurogenesis
with reduced aberrant migration of newly born neurons, modulated the hypertrophy of
astrocytes and activation of microglia and rescued host neuropeptide Y and parvalbumin
positive interneurons. Thus, hiPSC-derived NSC grafting into the hippocampus early after
SE considerably mitigates SE-induced chronic epilepsy and preserves cognitive, memory
and mood function. / (Artigo : Efeito do transplante de c?lulas mononucleares da medula ?ssea sobre o metabolismo cerebral da glicose in vivo e o comportamento depressivo no modelo experimental de epilepsia cr?nica induzido por pilocarpina)
V?rias altera??es epileptog?nicas e inflama??o cont?nua acontece ap?s induc??o de status
epilepticus (SE), que pode resultar no desenvolvimento de epilepsia do lobo temporal
(ELT) caracterizada por crises espont?neas e recorrentes (CERs) e preju?zos na cogni??o,
mem?ria e humor. N?s testamos se a interven??o precoce ap?s SE com o transplante
intrahipocampal de c?lulas-tronco neurais (NSC) derivadas de c?lulas-tronco pluripotentes
induzidas humanas (hiPSC) ? eficaz para reduzir a frequ?ncia de CERs e a disfun??o
cognitiva e comportamento depressivo. Ratos F344 machos foram utilizados para indu??o
de SE por ?cido ca?nico (KA) durante duas horas. Ap?s 7 dias da indu??o de SE os animais
receberam o transplante intrahipocampal de hNSCs (3 inje??es/bilateral, ~ 100.000
c?lulas). Animais do grupo Sham receberam transplante intrahipocampal de meio celular ao
inv?s de hNSC, e animais do grupo SE receberam apenas a inje??o de KA, sem
procedimentos cir?rgicos. A monitora??o das CERs de sessenta e quatro horas no 3? m?s
ap?s o SE revelaram diminui??o das CERs nos animais transplantados, em compara??o
com animais dos grupos Sham ou SE. Sete dias de grava??es cont?nuas de v?deo-EEG no
quarto m?s ap?s SE corroboraram com esses achados. Al?m disso, os animais
transplantados mostraram habilidade para discernir pequenas mudan?as no ambiente
(fun??o de separa??o de padr?es), habilidade para formar mem?rias de reconhecimento e
localiza??o de objetos, bem como redu??o da disfun??o humoral e depressiva no teste de
prefer?ncia de sacarose e teste de alimenta??o relacionado ? depress?o. Em contraste, os
ratos epil?pticos tanto do grupo Sham quanto do grupo SE mostraram disfun??o de
separa??o de padr?es, dist?rbios de reconhecimento e mem?ria de localiza??o, bem como
comportamento depressivo. As an?lises histol?gicas realizadas 4 meses ap?s o transplante
revelaram excelente sobreviv?ncia das c?lulas transplantadas nos hipocampos e se
diferenciaram na maior parte em neur?nios NeuN+ (~ 87%). Tamb?m foi encontrado nos
hipocampos dos animais transplantados alguns neur?nios GABA-?rgicos (~ 12%),
astr?citos (11-16%) e Ki-67+ c?lulas em prolifera??o (~1%). Contudo, as c?lulas
diferenciadas a partir das hNSC transplantadas n?o apresentaram a presen?a de Oct-4+.
Al?m disso, o transplante de hNSC aumentou a neurog?nese no hipocampo com migra??o
aberrante reduzida dos novos neur?nios, modulou a hipertrofia dos astr?citos e a ativa??o
da microglia e preservou interneur?nios positivos ao neuropept?deo Y e ? parvalbumina. Assim, o transplante precoce de NSC derivadas de hiPSC no hipocampo ap?s SE atenua
consideravelmente a epilepsia cr?nica induzida e preserva a fun??o cognitiva e melhora o
comportamento depressivo. / (Artigo : Efeito do transplante de c?lulas mononucleares da medula ?ssea sobre o metabolismo cerebral da glicose in vivo e o comportamento depressivo no modelo experimental de epilepsia cr?nica induzido por pilocarpina)
A epilepsia do lobo temporal (ELT) ? um dos tipos mais comuns de epilepsia na popula??o
mundial, e muitas vezes, consequentemente, ? acompanhada por comorbidades como a
depress?o. A depress?o tem sido considerada uma importante comorbidade da epilepsia,
sendo relatada tanto em pacientes com ELT quanto em modelos experimentais de epilepsia.
No entanto, n?o h? um consenso estabelecido sobre quais regi?es cerebrais est?o associadas
com a manifesta??o da depress?o na epilepsia. Com a alta refratariedade da ELT, novas
alternativas terap?uticas t?m sido avaliadas como, por exemplo, a terapia celular. O
transplante de c?lulas mononucleares da medula ?ssea (CMMO) vem sendo utilizado para o
tratamento da epilepsia e tem mostrado um grande n?mero de efeitos ben?ficos nesta
neuropatologia. A epilepsia afeta o consumo de glicose cerebral, bem como a rede
metab?lica e a conectividade entre regi?es cerebrais. Por outro lado, o PET com 18F-FDG
tem sido amplamente utilizado para investigar o metabolismo cerebral em pacientes com
ELT ou dist?rbios depressivos e na investiga??o experimental em animais de pequeno porte
avaliados por imagens obtidas no microPET. N?s investigamos longitudinalmente as
altera??es no metabolismo cerebral da glicose no modelo de epilepsia induzido por
pilocarpina e observamos o efeito do transplante das CMMO no comportamento depressivo
e no metabolismo cerebral de FDG durante a fase cr?nica da epilepsia. Nossos resultados
evidenciaram que os ratos tratados com pilocarpina apresentaram comportamento
semelhante ?queles observados na depress?o associado a menor metabolismo de 18F-FDG
em v?rias regi?es cerebrais relacionadas ? fisiopatologia da epilepsia e da depress?o
durante a fase cr?nica. O tratamento com CMMO reduziu a disfun??o cognitiva e o
comportamento depressivo mostrado pelos animais cronicamente epil?ticos. No entanto, o
transplante CMMO parece n?o afetar o metabolismo cerebral da glicose nesses animais.
Adicionalmente, encontramos uma rede metab?lica hipersincr?nica nos animais
cronicamente epil?pticos e uma rede metab?lica reduzida em animais tratados com as
CMMO, semelhante aos animais controles. Este estudo corrobora com evid?ncias
adicionais de comportamento depressivo como comorbidade no modelo de epilepsia
induzida pela pilocarpina associado a significativa altera??o do metabolismo da glicose e da
rede metab?lica entre as regi?es cerebrais envolvidas em ambas as patologias. Al?m disso,
este estudo sugeriu um potencial efeito do transplante de CMMO para redu??o da frequ?ncia de crises, d?ficit cognitivo e comportamento depressivo, bem como contribuiu
para normaliza??o da rede metab?lica em animais cronicamente epil?ticos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/7697 |
| Date | 16 March 2017 |
| Creators | Zanirati, Gabriele Goulart |
| Contributors | Costa, Jaderson Costa da |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Medicina e Ci?ncias da Sa?de, PUCRS, Brasil, Escola de Medicina |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 7620745074616285884, 500, 500, 500, 600, 600, -224747486637135387, -969369452308786627, 2075167498588264571, -2555911436985713659 |
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