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Type: Tese de Doutorado
Title: Fármacos estabilizadores do humor regulam a expressão do sensor neuronal de cálcio 1 (NCS-1)
Authors: Luiz Alexandre Viana Magno
First Advisor: Marco Aurelio Romano Silva
First Co-advisor: Daniela Valadao Freitas Rosa
First Referee: Rogerio Arena Panizzutti
Second Referee: Rodrigo Nicolato
Third Referee: Alexandre Guimaraes de Almeida Barros
metadata.dc.contributor.referee4: Fabrício Rios Santos
Abstract: Os fármacos estabilizadores do humor (FEHs) são uma classe de medicamentos empregados na terapia do transtorno afetivo bipolar (TAB) cujo mecanismo de ação responsável pelas suas ações terapêuticas ainda não é bem esclarecido. Neste estudo, nósinvestigamos pela primeira vez o efeito dos FEHs lítio (Li), valproato (VPA), lamotrigina (LTG) e carbamazepina (CBZ) sobre a regulação da expressão do sensor neuronal de cálcio tipo 1 (Ncs-1), uma proteína multifuncional desregulada em transtornos psiquiátricos e associada com a sobrevivência e a sinalização dopaminérgica. Além disso, o impacto biológico e farmacológico da deleção genética in vivo do Ncs-1 também foi investigado em camundongos e Caenorhabditis elegans. Através de diferentes modelos experimentais e regimes de tratamento farmacológico in vitro e in vivo, os resultados do estudo mostraram que a expressão do Ncs-1 é induzida por Li e VPA em células PC12 e córtex frontal de camundongos após tratamento crônico. Interessantemente, este efeito foi abolido em animais nocautes de Arr2 (beta arrestina 2) e D2R (receptor de dopamina tipo 2). A inibição das vias de sinalização de Gsk3 e Erk, as quais são alvos em comum de Li e VPA, mas não a inibição de histonas deacetilases, induziu a expressão o gene NCS-1 in vitro e in vivo, enquanto que a superexpressão de Gsk3reduziu drasticamente os níveis de RNAm deste gene. O efeito mediado pela inibição de Gsk3 ou Erk sobre o gene NCS-1 mostrou-se fundamental para a elevação dos níveis intracelulares de Ncs-1 pois a inibição da tradução impediu tal aumento observado. Com a finalidade de compreender como a expressão do gene NCS-1 é regulada, sequências candidatas a promotor foram clonadas em um sistema de gene repórter, porém, nenhuma atividade significante dessas sequências foi detectada em células transfectadas. Além disso, os diferentes modelos experimentais empregados pelo estudo mostraram que animais nocautes de Ncs-1 são caracterizados por alterações no estresse oxidativo e metabolismo energético cerebral, memória e perda de resposta hiperlocomotora induzida por anfetamina. Um modelo experimental de mania aguda induzida por anfetamina que foi caracterizado por níveis reduzidos de Ncs-1 especificamente no córtex frontal, foi tratado com VPA e obteve normalização dos níveis de Ncs-1. Até o momento, poucos alvos moleculares em comum relacionados com a ação farmacológica dos FEHs foram identificados. Desta forma, as evidências apresentadas por este estudo apontam a proteína multifuncional Ncs-1 como o mais novo alvo celular em comum regulado por Li, VPA, Gsk3 e Erk. Estes resultados inéditos, além de prover novos conhecimentos neurobiológicos, abrem uma janela de oportunidades para novas explorações que investiguem o papel celular do Ncs-1 através da inibição de Gsk3 e Erk na mediação dos efeitos terapêuticos e/ou adversos do tratamento com fármacos estabilizadores do humor.
Abstract: Mood stabilizers (MSDs) represent a class of drugs commonly prescribed for bipolar disorder (BD) treatment though the molecular mechanisms underlying their actions remain to be identified. The aim of this study was to evaluate the effect of the MSDs lithium (Li), valproate (VPA), lamotrigine (LTG) and carbamazepine (CBZ) on the levels of neuronal calcium sensor 1 (Ncs-1), a multifunctional protein has been involved in many neuronal functions such as survival and dopamine signaling. Furthermore, the biological impact of the Ncs-1 genetic disruption was investigated in mice and Caenorhabditis elegans as well. Treatment with a therapeutically relevant dose of Li and VPA for 4 weeks caused an increase in the level of Ncs-1 in mouse frontal cortex. Interestingly, this effect was abolished in Arr2 (beta-arrestin 2) and D2R (dopamine receptor type 2) knockout (KO) mice. Two inhibitors of Gsk3 or Mek1/2 (TDZD and U0126, respectively), recently identified targets of Li and VPA, but not histone deacetylase specific inhibitors, also increased the levels of Ncs-1 protein and gene expression both in vitro and in vivo. On the other hand, Gsk3overexpression strongly reduced Ncs-1 mRNA levels. Cycloheximide, an inhibitor of protein biosynthesis in eukaryotic organisms, was found to impair the TDZD or U0126-induced Ncs-1 expression. Then, we developed a luciferase reporter system to investigate how the Gsk3 and Erk1/2 inhibition regulate the Ncs-1 gene expression. However, no significant luciferase activity was found in transfected cells with the constructs of the Ncs-1 promoter. Furthermore, we also found significant changes in cerebral oxidative stress and energy metabolism, memory impairment and lack of the d-amphetamine-induced hyperlocomotion in Ncs-1 KO mice. We have found decreased levels of Ncs-1 in the frontal cortex of a d-amphetamine-based behavioral model of acute mania, however, one week VPA treatment restored both the behavior and the Ncs-1 levels. To our knowledge, this is the first report that has investigated the pharmacologic action of MSDs on Ncs-1 expression. Our data suggest that these drugs might exert their actions on Ncs-1 via Gsk3 and Erk inhibition. The finding that two widely prescribed mood stabilizers have a common action, the increased Ncs-1 protein expression in vitro and in vitro, raises the question of what the link is between the mechanisms of action of the mood stabilizers and Ncs-1 induction. It is also unclear whether Ncs-1 induction is involved in the mood-stabilizing effects of these drugs. Further studies will be needed to address these issues and the involvement of Ncs-1 in the pathogenesis of BD. In conclusion, the data obtained from this study identified Ncs-1, a protein that may play a role in psychiatric disorders, as a protein that is commonly induced by the two mood stabilizers, Li e VPA.
Subject: Humor (Psicologia)
Lítio
Transtornos do humor/quimioterapia
Psicotrópicos
Ácido valpróico
Transtorno bipolar
Expressão gênica
Animais geneticamente modificados
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-96LGMM
Issue Date: 26-Sep-2012
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