Culturas organotípicas de hipocampo como modelo para o estudo dos efeitos neurobiológicos da deficiência de tiamina: parâmetros morfológicos e níveis de BDNF
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Resumo
A deficiência de tiamina (DT) pode levar à perda de neurônios em regiões específicas do cérebro, gerando um amplo espectro de doenças. Uma das áreas afetadas pela deficiência desta vitamina é o hipocampo, região do cérebro envolvida em processos cognitivos como aprendizado e memória. Os resultados de estudos utilizando modelos animais para avaliar os efeitos da DT nesta região são contraditórios, indicando consequências diversas, como: apenas disfunções bioquímicas, neurodegeneração ou déficit no processo de neurorregeneração. A cultura organotípica de hipocampo (COH) apresenta-se como um modelo adequado para contribuir na solução dessas aparentes contradições. A cultura ex vivo do tecido, mantendo a citoarquitetura e a relação entre os diferentes tipos celulares, é uma das vantagens deste modelo, que possibilita certos tipos de manipulações que seriam inviáveis no modelo experimental animal. No presente trabalho foram realizadas (i) a padronização do processo de obtenção de COH, (ii) o estabelecimento das COH como modelo para o estudo da DT e, (iii) o estudo dos efeitos da DT sobre os níveis do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF, pelas siglas em inglês) por neurônios e oligodendrócitos. A contribuição de neurônios e oligondendrócitos nos efeitos da DT sobre a produção de BDNF é outra questão que ainda continua obscura. Esse fator neurotrófico tem, dentre outros, um papel na manutenção dos neurônios existentes, no crescimento e diferenciação de novos neurônios e sinapses. No estabelecimento das COH para o estudo da DT, foi determinada a exposição das culturas ao meio neurobasal sem tiamina (NST) por 4, 7 e 10 dias. Observou-se uma diminuição significativa das áreas hipocampais como o giro denteado (GD, p=0,006) e da região CA1-CA3 (p=0,004) nas culturas expostas ao meio NST. Porém observou-se um aumento do tamanho total do tecido (p=0,030), provavelmente devido à proliferação glial no intuito de proteger a população neuronal. Foi observada uma diminuição significativa no número de neurônios, após exposição ao meio NST no sétimo dia, no GD (p=0,0007), na região CA1-CA3 (p=0,0002) e no tecido total (p=0,0002). No décimo dia de exposição parece ocorrer um processo de reações neurobiológicas compensatórias, possivelmente gerando a estimulação da neurogênese como um efeito compensatório contrário ao insulto. O número de oligodendrócitos não mudou após a exposição à DT, mas houve uma perda de correlação entre a área e a densidade oligodendrocitária na região CA1-CA3, indicando uma maior susceptibilidade desta região aos efeitos da DT. Os dados obtidos mostram pela primeira vez a ocorrência de um aumento na produção neuronal de BDNF no décimo dia no grupo deficiente, no GD (p=0,001), na região CA1-CA3 (p=0,006) e no tecido total (p=0,030). Após a recuperação da deficiência, observamos que existe uma correlação positiva entre o número de neurônios que produzem BDNF e a densidade neuronal no grupo deficiente (r=0,77; p=0,010), indicando que a produção de BDNF parece estar orientada à re-população após o insulto. Assim, este trabalho representa o primeiro estudo a estabelecer a COH como modelo para o estudo dos efeitos da DT, permitindo observar que existe uma perda significativa de neurônios no hipocampo e um aumento da produção de BDNF como um possível efeito compensatório de alterações bioquímicas neurodegenerativas induzidas pela DT.
Abstract
Thiamine deficiency (TD) can lead to the loss of neurons in specific regions of the brain, generating a broad
spectrum of diseases. One of the areas affected by this vitamin deficiency is the hippocampus, a region of the
brain involved in cognitive processes such as learning and memory. Results of studies using animal models to
evaluate the effects of DT on the hippocampus are contradictory, indicating several consequences, such as: only
biochemical dysfunctions or neurodegeneration or deficit in the process of neurorregeneration. The organotypic
hippocampal culture of hippocampus (OHC) is an adequate model to contribute to the solution of these apparent
contradictions. Ex vivo tissue culture, maintaining the cytoarchitecture and the relationship between the different
cell types, is one of the advantages of this model that allows certain types of manipulations that would be
unfeasible in the experimental animal model. In the present study, we carried out (i) the standardization of the
process of obtaining OHC, (ii) the establishment of OHC as a model for the study of TD, and (iii) the study of the
effects of TD on levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) by neurons and oligodendrocytes. The
contribution of neurons and/or oligondendrocytes to the effects of TD on the production of BDNF is another issue
that is still unclear. This neurotrophic factor has, among others, a role in the maintenance of existing neurons, in
the growth and differentiation of new neurons and synapses. In the establishment of OHC for the study of TD, the
exposure of the cultures to the Neurobasal medium without thiamine (TDNM) for 4, 7 and 10 days was
determined. A significant decrease was observed in hippocampal areas such as dentate gyrus (DG, p=0.006) and
CA1-CA3 region (p=0.004) in cultures exposed to TDN medium. However, an increase in total slice size (p=0.030)
was observed, probably due to glial proliferation in order to protect the neuronal population. A significant
decrease in the number of neurons was observed after exposure to TDN medium on the seventh day, in the DG
(p=0.0007), in the CA1-CA3 region (p=0.0002) and in the total tissue (p=0.0002). On the tenth day of exposure a
process of compensatory neurobiological reactions seems to occur, possibly generating stimulation of the
neurogenesis as a compensatory effect contrary to the insult. The number of oligodendrocytes did not change
after exposure to TD, but there was a loss of correlation between the area and the oligodendrocity density in the
CA1-CA3 region, indicating a greater susceptibility of this region to the effects of DT compared to DG. The data
obtained show for the first time an increase in the neuronal production of BDNF on the tenth day in the deficient
group, in the DG (p=0.001), in the CA1-CA3 region (p=0.006) and in the total tissue (p=0.030). After recovery from
the deficiency, we observed a positive correlation between the number of neurons producing BDNF and the
neuronal density in the deficient group (r=0.77; p=0.010), indicating that the production of BDNF seems to be
oriented to re-population after the insult. Thus, this work represents the first study to establish OHC as a model
for the study of the effects of TD, showing a significant loss of neurons in the hippocampus and an increase in
production of BDNF as a possible compensatory effect of neurodegenerative biochemical changes induced by TD
Assunto
Bioquímica e imunologia, Deficiência de Tiamina, Hipocampo, Oligodendroglia
Palavras-chave
Deficiência de Tiamina, Culturas Oganotípicas de Hipocampo, BDNF