Caracterização de um modelo de sinucleinopatia induzida por LPS: investigação de alterações nas vias do inflamassoma e das chaperonas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
Título alternativo
Characterization of an LPS-induced synucleinopathy model: investigation of changes in the inflamasome and chaperone pathways
Primeiro orientador
Membros da banca
Victor Rodrigues Santos
Brener Cunha Carvalho
Brener Cunha Carvalho
Resumo
RESUMO
Introdução: Sinucleinopatias são um conjunto de distúrbios neurodegenerativos
caracterizados por acúmulo de agregados tóxicos da proteína alfa-sinucleína no sistema
nervoso central, sendo a Doença de Parkinson (DP) a mais prevalente entre elas. Investigar a
fase prodrômica da DP é de grande relevância, tendo em vista que essa fase acontece
anteriormente à clássica neurodegeneração nigro-estriatal. A ativação contínua do
inflamassoma, um complexo proteico envolvido na regulação da resposta imune inata, está
associada a distúrbios neurodegenerativos e sua desregulação pode alterar também a via das
chaperonas, um conjunto de proteínas citoplasmáticas que desempenham um papel central na
manutenção da proteostase celular. Estudos recentes destacam que a rede de conexões entre as
proteínas da via da chaperonas está alterada em estados fisiopatológicos. Essas alterações
parecem favorecer a progressão de vários tipos de tumores e da Doença de Alzheimer. Nesse
contexto, torna-se relevante investigar possíveis alterações nessas vias em um modelo
prodrômico de sinucleinopatia.
Objetivo: Caracterizar modelo de sinucleinopatia induzida por lipopolissacarídeo (LPS)
investigando o desenvolvimento de alterações comportamentais e clínicas na fase prodrômica,
bem como alterações nas vias do inflamassoma e das chaperonas.
Métodos: Trata-se de um estudo experimental de sinucleinopatia em modelo murino
aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais da UFMG. Camundongos com idade
entre 10-11 semanas foram divididos em dois grupos: LPS e Controle. O grupo LPS recebeu o
lipopolissacarídeo E. coli 0111.4 (Sigma-Aldrich, EUA) sistemicamente, em doses diárias de
250 µg/kg/dia, por 7 dias consecutivos, enquanto o Grupo Controle recebeu solução salina
0,9% nas mesmas condições. Foram realizados testes comportamentais padronizados, análises
de expressão em tempo real (RT-PCR) e ensaios imunoenzimáticos (ELISA) em amostras do
hipocampo, substância negra e estriado em dois momentos. Os dados foram analisados
utilizando o Teste de Shapiro-Wilk, Teste T e Teste T de Welch, com nível de significância
de p < 0,05.
Resultados: O LPS causou perda de peso durante o período de indução (2º e 3º dias) e
alterações comportamentais motoras até o 4º dia após a indução (dpi). Os animais do grupo
LPS apresentaram alterações nos testes Barnes Maze e Labirinto em Y com 23 dpi, indicando
prejuízos cognitivos. Em relação aos testes moleculares, observou-se um aumento da
expressão de alfa-sinucleína total no 4º dpi, além de alterações das concentrações de
mediadores inflamatórios e fatores neurotróficos em ambos os momentos avaliados (4º e 23º
dpi), dependentes da região cerebral avaliada. Os níveis de mRNA de componentes das vias
do inflamassoma e das chaperonas também foram alterados após a administração do LPS.
Conclusões: O modelo LPS de sinucleinopatia demonstrou ser um modelo potencial para o
estudo de alterações prodrômicas, potencialmente mediadas por alterações na via das
chaperonas e do inflamassoma. Essas mudanças parecem ser região cerebral e tempo
dependentes.
Palavras-chave: Sinucleinopatias, Doença de Parkinson, inflamassoma, chaperonas, modelo
animal, lipopolissacarídeo.
Abstract
ABSTRACT
Introduction: Synucleinopathies are a set of neurodegenerative disorders characterized by
the accumulation of toxic aggregates of the alpha-synuclein protein in the central nervous
system, with Parkinson's Disease (PD) being the most prevalent among them. Investigating
the prodromal phase of PD is of great relevance, considering that this phase occurs prior to
classic nigro-striatal neurodegeneration. The continuous activation of the inflammasome — a
protein complex involved in the regulation of the innate immune response — is associated
with neurodegenerative disorders and its deregulation can also alter the chaperone pathway, a
set of cytoplasmic proteins that play a central role in maintaining cellular proteostasis. Recent
studies highlight that the network of connections between chaperone pathway proteins is
altered in pathophysiological states. These changes appear to favor the progression of various
types of tumors and Alzheimer's disease. In this context, it is relevant to investigate possible
changes in these pathways in a prodromal model of synucleinopathy.
Objective: To characterize a model of lipopolysaccharide (LPS)-induced synucleinopathy by
investigating the development of behavioral and clinical changes in the prodromal phase, as
well as changes in the inflammasome and chaperone pathways.
Methods: This is an experimental study of synucleinopathy in a murine model approved by
the Ethics Committee on the Use of Animals at UFMG. Mice aged 10-11 weeks were divided
into two groups: LPS and Control. The LPS group received the lipopolysaccharide E. coli
0111.4 (Sigma-Aldrich, USA) systemically, in daily doses of 250µg/kg/day, for 7 consecutive
days, while the Control Group received 0.9% saline solution under the same conditions.
Standardized behavioral tests, real-time expression analysis (RT-PCR) and enzyme-linked
immunosorbent assays (ELISA) were performed on samples from the hippocampus,
substantia nigra and striatum at two moments. Data were analyzed using the Shapiro-Wilk
Test, T Test and Welch T Test, with a significance level of p < 0.05.
Results: LPS caused weight loss during the induction period (2nd and 3rd days) and motor
behavioral changes until the 4th day after induction (dpi). Animals in the LPS group showed
changes in the Barnes Maze and Y-maze tests at 23 dpi, indicating cognitive impairments.
Regarding molecular tests, an increase in the expression of total alpha-synuclein was observed
on the 4th dpi, in addition to changes in the concentrations of inflammatory mediators and
neurotrophic factors at both moments evaluated (4th and 23rd dpi), depending on the brain
region evaluated. The mRNA levels of components of the inflammasome and chaperone
pathways were also altered after LPS administration.
Conclusions: The LPS model of synucleinopathy demonstrated to be a potential model for
the study of prodromal changes, potentially mediated by alterations in the chaperone and
inflammasome pathway. These changes appear to be brain region and time dependent.
Keywords: Synucleinopathies, Parkinson' disease, inflammasome, chaperones, animal model,
lipopolysaccharide.
Assunto
Neurociências, Sinucleinopatias, Doença de Parkinson, Lipopolissacarídeos, Modelos Animais
Palavras-chave
Neurociências, Sinucleinopatias, Doença de Parkinson, Lipopolissacarídeos, Modelos Animais
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