Role of S100B in EAE pathogenesis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soromenho, Beatriz dos Santos Pinto
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/47416
Resumo: Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2020
id RCAP_093197f517c435da9069eee010b2a4d9
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/47416
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Role of S100B in EAE pathogenesisMultiple SclerosisEAES100BDemyelinationGlial reactivityTeses de mestrado - 2020Domínio/Área Científica::Ciências MédicasTese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2020Multiple Sclerosis (MS) is a complex chronic autoimmune disease of the central nervous system (CNS). It is the second most common cause of non-traumatic neurological, physical and cognitive disability in young adults, affecting 2.5 million people worldwide. It is characterized by the appearance of lesions on CNS resulting from the demyelination that occurs due to auto-reactive immune cell infiltration. This activation leads to inflammation, destruction of myelin sheaths with axonal degeneration and gliosis. Recently, the calcium-binding protein, S100B, has been emerging as an important inflammatory marker in neurodegenerative and neuroinflammatory disorders as MS. Indeed our group showed that this protein was present in the cerebrospinal fluid (CSF) and serum of MS patients and, recently, that increased levels were directly correlated with demyelination and inflammatory processes, using an ex vivo demyelinating model. Moreover, its inhibition with a S100B-binding drug in this demyelinating model showed that S100B may be a promising therapeutic target in MS. Following studies showed that the S100B-RAGE axis is overexpressed in the in vivo model of MS, the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), indicating this as a good model for S100B modulation. So, here, we aimed to understand whether the targeting of S100B, using the specific small molecule pentamidine, could modulate and even, ameliorate MS-like pathogenesis in the EAE model. First, we observed the positive effects of pentamidine in decreasing disease severity and motor deficits in the treated animals, by ameliorating their clinical score and improving recovery. Moreover, regarding CNS pathogenesis, when evaluating the mice’s spinal cord sections, the treatment with pentamidine attenuated the appearance of demyelinated lesions, either in the peak or chronic disease phase, and also of cell infiltration at chronic stages. Further, pentamidine also prevented mature oligodendrocyte (OLs) loss and enhanced oligodendrogenesis which seemed to favour remyelination. As expected EAE-induced animals treated with pentamidine show decreased astroglial reactivity alongside with S100B expression. On the other hand, pentamidine had an enhancing effect in the microglial recruitment, mainly to the demyelinated lesion. At the peripheric level, pentamidine was also able to decrease serum EAE-induced inflammatory cytokines at chronic disease stage. Altogether our results, highlight the involvement of S100B in MS pathology. Moreover, they also suggest a neuroprotective, modulatory role of the S100B-binding drug, pentamidine, which prevented most of the detrimental effects caused by toxic levels of S100B, upon EAE induction. We can conclude that S100B inhibition may be a new therapeutic strategy not only to reduce CNS damage but also to improve recovery.A Esclerose Múltipla (EM), é uma doença autoimune, crónica e inflamatória do sistema nervoso central (SNC). É uma doença incapacitante e constitui a segunda maior causa de patologia não traumática neurológica, física e cognitiva, de jovens adultos com idades entre os 20 e os 50 anos, sendo mais severa e prevalente em pessoas do sexo feminino. Estima-se que em todo o mundo existam, aproximadamente 2,5 milhões de pessoas diagnosticadas com EM. A EM pode ser dividida em três principais formas, a EM surto-remissão, a EM primária progressiva e por último a EM secundária progressiva. A maioria dos doentes são diagnosticados com a forma surto-remissão, que constitui o fenótipo mais inflamatório. No entanto, após alguns anos, a maioria dos doentes desenvolve uma forma mais progressiva da doença, a secundária progressiva. Para uma pequena percentagem dos doentes, a fase progressiva da doença é livre da fase remissiva, e são diagnosticados logo de início com a forma primária progressiva. Uma das características da progressão da doença é o aumento da neurodegeneração e atrofia do volume cerebral. Por ser uma doença que afeta os axónios dos neurónios do SNC, a EM pode apresentar-se com um grande espetro de sinais e sintomas que podem ser tanto motores e sensitivos, como neuropsiquiátricos. Os sintomas motores e sensitivos mais comuns são a dificuldade de movimentação, dificuldades visuais, dormência e até disfunções autónomas. Relativamente aos sintomas neuropsiquiátricos os mais comuns são a fadiga, défices cognitivos, ansiedade e depressão. Dada a incidência, prevalência e severidade desta doença, o estudo dos mecanismos celulares e moleculares adjacentes à sua patogénese, assim como o desenvolvimento de novas potenciais estratégias terapêuticas, é, de momento, de grande importância. Esta doença é caracterizada por uma sobreativação do sistema imunitário contra proteínas da mielina, a membrana lipídica que envolve os axónios dos neurónios. Esta ativação é acompanhada por uma disrupção da barreira hematoencefálica, o que resulta numa invasão das células imunitárias para o SNC. Desta invasão advém o processo de neuroinflamação e reatividade glial, que em conjunto levam a uma consequente degeneração axonal. Estes processos desencadeiam a formação de lesões focais, mais comummente denominadas de placas escleróticas, caracterizadas por elevada desmielinização e infiltração celular. Durante todo o percurso da doença ocorrem vários processos que levam à necessidade da utilização de biomarcadores para o diagnóstico e prognóstico da doença. Estes biomarcadores funcionam de uma forma precisa, sensível e fiável para avaliar processos associados à doença, e também verificar a eficácia terapêutica de um dado alvo. Estudos recentes focando a compreensão dos mecanismos celulares e moleculares desta doença e almejando descobrir possíveis alvos terapêuticos, descreveram a proteína S100B como um biomarcador e alvo terapêutico promissor. Esta é uma proteína que se liga ao cálcio e que se existir a nível extracelular em baixas concentrações exerce um papel neurotrófico, enquanto que em concentrações elevadas produz o efeito contrário, tornando-se neurotóxica. Em elevadas concentrações, o S100B já foi amplamente descrito como estando envolvido em processos inflamatórios adjacentes a doenças neurodegenerativas, como a EM. Concordantemente, o nosso grupo demonstrou em estudos anteriores, que esta proteína se encontra presente no líquido cefalorraquidiano e soro de doentes com EM. Mais recentemente demonstrámos também no modelo desmielinizante ex vivo, que níveis elevados de S100B estão diretamente relacionados com os processos de desmielinização e inflamação, característicos desta doença. Adicionalmente, no mesmo modelo desmielinizante, mostrámos também que a inibição do S100B através da administração de um fármaco que se liga seletivamente a esta proteína, a pentamidina, produzia efeitos bastante positivos prevenindo a maioria dos processos neuroinflamatórios que ocorriam, e que sugeriu que o S100B pudesse ser um alvo terapêutico bastante promissor no contexto de EM. Além dos modelos ex vivo já amplamente estudados para compreender os mecanismos desta doença e eficácia de potenciais alvos terapêuticos, existem também modelos in vivo que também se revelaram muito promissores e bastante mais abrangentes neste tipo de estudos. Entre eles está o modelo animal de EM mais estudado, a encefalomielite autoimune experimental (EAE). Recentemente o nosso grupo demonstrou também que indução deste modelo induz a presença de níveis elevados de S100B e consequente ativação do eixo S100B-RAGE, desempenhando um papel importante no contexto inflamatório da EM. O obetivo do presente trabalho foi avaliar melhor se a inibição do S100B, utilizando uma pequena molécula, a pentamidina, seria eficaz na modulação e melhoria da patogénese associada à EM, maioritariamente na medula espinhal, no modelo animal, a EAE. O modelo foi induzido em murganhos fêmea, wild type, com 10-12 semanas de idade, e a experiência decorreu durante 17 e 30 dias, para mimetizar o pico da doença e a fase mais crónica da mesma, respetivamente. Para tal três grupos foram formados: o grupo controlo, onde a doença não foi induzida e o grupo EAE, onde a doença foi induzida, sendo a ambos administrado diariamente tampão fosfato como veículo do tratamento, e o grupo EAE+PNT, onde a doença foi induzida e a quem foi administrado diariamente, e de forma profilática o tratamento com a pentamidina. Durante toda a experiência os animais foram monitorizados e o seu estado clínico e peso avaliados. Em paralelo, antes do pico da doença, o desempenho motor dos animais foi avaliado usando dois testes motores, o Rotarod e o Pole Test. Após os 17 ou 30 dias, consoante a experiência, os animais foram sacrificados, o sangue foi colhido para avaliação de citocinas inflamatórias no soro periférico, e a medula espinhal foi seccionada para avaliar a infiltração celular nas zonas: torácica, lombar e sagrada, por marcação histológica, bem como a desmielinização, oligodendrogénese, e reatividade glial por imunohistoquímica, em toda a secção e especificamente na zona da lesão, e áreas envolventes. Em primeiro lugar, observámos que o tratamento com a pentamidina é capaz de diminuir a severidade da doença e os défices motores associados à EAE. De facto, o tratamento melhorou o estado clínico dos animais e promoveu uma mais rápida recuperação destes. Relativamente à patogénese do SNC, o tratamento com a pentamidina atenuou o aparecimento de lesões desmielinizantes na medula espinhal, quer na fase de pico bem como no período crónico da doença, e a infiltração celular em fases mais crónicas. Os animais tratados com pentamidina mostraram igualmente uma prevenção da perda de oligodendrócitos maturos e estimulação da oligodendrogénese, o que pareceu favorecer o processo de remielinização. O tratamento com esta molécula inibidora da proteína S100B revelou-se também eficaz na redução da reatividade astroglial, juntamente com o atenuamento da expressão do próprio S100B, não só na zona da lesão, mas em toda a extensão da secção de medula espinhal. No entanto, este tratamento com pentamidina produziu o efeito contrário nas células microgliais, aumentando o seu recrutamento e proliferação, maioritariamente para as zonas da lesão desmielinizante, durante toda a progressão da doença. Relativamente á inflamação periférica, a administração da pentamidina, levou a um decréscimo na concentração das citocinas inflamatórias no soro dos animais, que se encontravam exacerbadas devido à indução da EAE durante a fase crónica da doença. No geral, os nossos resultados demonstram o envolvimento da proteína inflamatória S100B na patologia da EM e no respetivo modelo animal. Adicionalmente, estes resultados sugerem também o efeito neuroprotetor, modulador e possivelmente terapêutico deste fármaco inibidor do S100B, a pentamidina. De facto, esta terapêutica preveniu a maioria dos efeitos deletérios causados pelos níveis tóxicos do S100B que advêm da indução da doença nos animais. Concluímos assim que esta inibição do S100B constitui um caminho promissor no desenvolvimento de estratégias terapêuticas não só para reduzir a extensão dos danos associados ao SNC, mas também para promover a recuperação dos doentes com EM.Work presented in this thesis was supported by GMSI-Merck to AF, and by Fundação para a Ciência e Tecnologia UID/DTP/04138/203 to iMed.ULisboaBorralho, Adelaide Maria Afonso FernandesXapelli, Sara AlvesRepositório da Universidade de LisboaSoromenho, Beatriz dos Santos Pinto2023-06-05T00:30:46Z2020-06-052020-06-05T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/47416TID:202500284enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:50:20Zoai:repositorio.ul.pt:10451/47416Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:59:27.614676Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Role of S100B in EAE pathogenesis
title Role of S100B in EAE pathogenesis
spellingShingle Role of S100B in EAE pathogenesis
Soromenho, Beatriz dos Santos Pinto
Multiple Sclerosis
EAE
S100B
Demyelination
Glial reactivity
Teses de mestrado - 2020
Domínio/Área Científica::Ciências Médicas
title_short Role of S100B in EAE pathogenesis
title_full Role of S100B in EAE pathogenesis
title_fullStr Role of S100B in EAE pathogenesis
title_full_unstemmed Role of S100B in EAE pathogenesis
title_sort Role of S100B in EAE pathogenesis
author Soromenho, Beatriz dos Santos Pinto
author_facet Soromenho, Beatriz dos Santos Pinto
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Borralho, Adelaide Maria Afonso Fernandes
Xapelli, Sara Alves
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Soromenho, Beatriz dos Santos Pinto
dc.subject.por.fl_str_mv Multiple Sclerosis
EAE
S100B
Demyelination
Glial reactivity
Teses de mestrado - 2020
Domínio/Área Científica::Ciências Médicas
topic Multiple Sclerosis
EAE
S100B
Demyelination
Glial reactivity
Teses de mestrado - 2020
Domínio/Área Científica::Ciências Médicas
description Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2020
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-06-05
2020-06-05T00:00:00Z
2023-06-05T00:30:46Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/47416
TID:202500284
url http://hdl.handle.net/10451/47416
identifier_str_mv TID:202500284
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134540073009152

Registros relacionados