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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização ultraestrutural de junções neuromusculares de diafragma de camundongos com disfunção colinérgica
Authors: Hermann Alecsandro Rodrigues
First Advisor: Cristina Guatimosim Fonseca
First Referee: Maria Julia Marques
Second Referee: Jose Carlos Nogueira
Third Referee: Andre Ricardo Massensini
metadata.dc.contributor.referee4: Luciana de Oliveira Andrade
Abstract: Um dos pontos mais críticos do processo de neurotransmissão colinérgica envolve o evento de armazenamento da acetilcolina (ACh) nas vesículas sinápticas (VSs) via transportador vesicular de acetilcolina (VAChT). Para avaliar a participação e a importância funcional do VAChT na neurotransmissão colinérgica, Prado e colaboradores (2006) geraram uma linhagem de camundongos que apresenta expressão reduzida (knockdown) do gene do VAChT. A redução da expressão do VAChT afeta a neurotransmissão em junções neuromusculares (JNM), implicando em importante déficit de força muscular e redução do desempenho motor. No entanto, as características estruturais das JNM destes animais ainda não foram descritas. O objetivo deste estudo consistiu em avaliar as possíveis alterações morfofuncionais dos elementos sinápticos de JNM de diafragma de camundongos com disfunção colinérgica (knockdown para o gene do VAChT) sob diferentes paradigmas de estimulação. Utilizando estimulação hipertônica com sacarose (500 mM) nós registramos potenciais de placa motora em miniatura (MEPPs) em fibras musculares do diafragma de camundongos VAChT WT and VAChT KDHOM e observamos que a frequência e amplitude dos MEPPs foi menor para os animais KDHOM. Em seguida, as JNMs foram estimuladas com sacarose hipertônica na presença da sonda FM1-43 fx, para monitorar a reciclagem das VSs a partir do aglomerado de vesículas disponíveis para liberação rápida (Readily Releasable Pool - RRP). Nós observamos que os terminais nervosos dos camundongos KDHOM apresentaram menor sinal fluorescente que os do WT. Para a realização de estudos ultraestruturais, as JNMs foram estimuladas com sacarose hipertônica, fixadas em solução de Karnovsky modificada e processadas para microscopia eletrônica de transmissão (MET). Estes experimentos revelaram que os terminais nervosos de diafragma dos animais KDHOM apresentavam uma redução no número total de VSs/ m2 de perfil de terminal e também uma alteração na distribuição das VSs. Ainda utilizando a MET, nós avaliamos os terminais pré-sinápticos de JNMs de diafragma de camundongos VAChT WT e VAChT KDHOM após aplicação de estímulo elétrico e também na ausência de estimulação. Em ambas situações o número total de VS nos perfis de terminais foi igual entre os genótipos, no entanto, os terminais nervosos dos animais KDHOM continuavam a apresentar uma alteração na distribuição das VSs. Durante as análises morfométricas das elétron-micrografias de JNMs dos animais KDHOM nós observamos uma maior quantidade de VSs com aspecto morfológico irregular comparado ao WT. Então, utilizando a MET nós comparamos a circunferência, o formato e a distribuição das VSs de terminais nervosos de diafragmas de animais WT tratados com (±)-vesamicol (bloqueador do VAChT) com aquelas de VAChT WT e VAChT KDHOM não tratados. Nós observamos que os terminais nervosos dos animais VAChT KDHOM não tratados e dos WT tratados exibiam VSs achatadas e menores do que aquelas dos animais VAChT WT não tratados. No entanto, o tratamento com vesamicol não alterou a distribuição das VSs. Em conclusão, nossos resultados sugerem que a expressão do VAChT é importante para a reciclagem das vesículas do RRP e distribuição de VSs, enquanto o conteúdo vesicular de ACh é importante para a manutenção da forma das VSs nos terminais nervosos de diafragma.
Abstract: One of the most critical processes of cholinergic transmission involves the event of storage of acetylcholine (ACh) in synaptic vesicles (SVs) through the vesicular acetylcholine transporter (VAChT). To assess the functional importance of the VAChT in the cholinergic transmission, Prado and colleagues (2006) generated a strain of mice knockdown for the VAChT gene and these animals have an important deficit of muscle strength and motor performance. However, the structural characteristics of neuromuscular synapses of these animals have not been described. The aim of this study is to evaluate the morphofunctional changes of synaptic elements of neuromuscular junctions (NMJ) of diaphragm from adult mice with cholinergic dysfunction (knockdown for the vesicular acetylcholine transporter (VAChT) gene) under different stimuli paradigm. Using hypertonic stimulation paradigm (500 mM sucrose solution) we recorded miniature endplates potentials (MEPPs) in NMJ of diaphragm from VAChT WT and VAChT KDHOM mice. We observed that the MEPPs frequency was lower in KDHOM compared to WT. For optical analysis, NMJ were stimulated with hypertonic sucrose in the presence the dye FM1-43fx to stain synaptic vesicles recycling from readily releasable pool (RRP). We observed that nerve terminals of KDHOM diaphragm presented less fluorescence. For ultrastructural studies, the NMJ were stimulated with hypertonic sucrose, fixed in modified Karnovsky and processed for transmission electron microscopy (TEM). We observed a reduction in the total number of SVs/m2 of terminal and an altered distribution of SVs in nerve terminals of KDHOM mice. Using electrical stimulation paradigm (20 Hz/5 min) the NMJ were stimulated, fixed and processed for TEM. We observed an altered distribution of SVs in nerve terminals of KDHOM mice. Additionally, we conducted an ultrastructural study in non-stimulated NMJ and also observed altered distribution of SVs in nerve terminals of KDHOM mice. Finally, using TEM we compared the circumference, shape and distribution of SVs of electrically stimulated nerve terminals from VAChT WT and VAChT KDHOM mice untreated and WT treated with (±)-vesamicol (a VAChT blocker). We observed that the nerve terminals of VAChT KDHOM untreated and WT treated with vesamicol exhibited flattened and smaller SVs in relation to VAChT WT untreated. However, treatment with vesamicol did not alter the distribution of VSs. In conclusion, our results suggest that expression of VAChT is important for the vesicle recycling from RRP and distribution of VSs, while vesicular ACh content is important for maintaining the morphology of VSs from diaphragm nerve terminals.
Subject: Junção mioneural
Proteínas vesiculares de transporte de acetilcolina
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9N8HD7
Issue Date: 25-Feb-2014
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