Regulation of Aß-scavengers in the choroid plexus of Alzheimer´s disease patients.
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.6/6383 |
Resumo: | Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder described as a progressive cognitive impairment and represents the most frequent cause of dementia in the elderly. AD is considered to be a multifactorial disease, which is characterized by accumulation of extracellular amyloid-ß peptide (Aß) into soluble plaques in the brain, associated with the aggregation of tau protein into intracellular neurofibrillary tangles leading to neuronal loss. Recently, it has been demonstrated that the choroid plexus (CP) has a role counteracting in the disease progression, specifically, by producing Aß-scavengers and performing Aß clearance. Insulin-degrading enzyme (IDE), angiotensin-converting enzyme (ACE), gelsolin (GLS), neprilysin (NEP), transthyretin (TTR) and metallothionein-2A (MT2A), are categorized Aß-scavengers and perform the Aß clearance. Memory formation and cognitive functions are deeply influenced by sleep which is controlled by the circadian clock. The circadian rhythm comprises the human internal clock system, characterized by the suprachiasmatic nucleus (SCN). SCN represents the core of the circadian system, responsible for oscillations with a periodicity of approximately 24h in sleep-wake cycle, body temperature, feeding, rest-activity behavior, hormonal levels, among others. The regulation of the circadian rhythms depends on a set of clock genes, including circadian locomoter output cycles kaput (CLOCK), brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1) or aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-like (ARNTL), three PERIOD genes (PER1, PER2, and PER3) and two plant CRYPTOCHROME gene homologues (CRY1 and CRY2). During sleep there is an increase of Aß clearance in brain and also in CSF of healthy individuals, which contrasts with the diminished Aß clearance in AD brains. The hypothesis of this work study is that the circadian rhythm regulates the expression of Aß-scavengers in the CP of AD patients. Firstly, primers were designed for IDE, NEP, ACE, GLS, TTR, MT2A, CLOCK, BMAL1, PER2, PER3 and CRY2 genes, and respectively optimizations of their RT-qPCR reactions were also carried out with success. Finally, an analysis of mRNA expression levels of TTR, GLS and NEP genes was performed on the CP of AD patients along the stages of the disease by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). TTR and GLS mRNA levels were significantly upregulated in Braak stage II, when compared to age-matched controls. In the following Braak stages, the levels returned normal levels as observed in age-matched controls. NEP mRNA levels displayed the same tendency but it did not reach statistical significance. |
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Regulation of Aß-scavengers in the choroid plexus of Alzheimer´s disease patients.Alzheimer´S DiseaseAmyloid ßAngiotensin-Converting EnzymeAß-ScavengersChoroid PlexusCircadian RhythmClock GenesGelsolinInsulin-Degrading EnzymeMetallothionein-2aNeprilysinTransthyretinDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia QuímicaAlzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder described as a progressive cognitive impairment and represents the most frequent cause of dementia in the elderly. AD is considered to be a multifactorial disease, which is characterized by accumulation of extracellular amyloid-ß peptide (Aß) into soluble plaques in the brain, associated with the aggregation of tau protein into intracellular neurofibrillary tangles leading to neuronal loss. Recently, it has been demonstrated that the choroid plexus (CP) has a role counteracting in the disease progression, specifically, by producing Aß-scavengers and performing Aß clearance. Insulin-degrading enzyme (IDE), angiotensin-converting enzyme (ACE), gelsolin (GLS), neprilysin (NEP), transthyretin (TTR) and metallothionein-2A (MT2A), are categorized Aß-scavengers and perform the Aß clearance. Memory formation and cognitive functions are deeply influenced by sleep which is controlled by the circadian clock. The circadian rhythm comprises the human internal clock system, characterized by the suprachiasmatic nucleus (SCN). SCN represents the core of the circadian system, responsible for oscillations with a periodicity of approximately 24h in sleep-wake cycle, body temperature, feeding, rest-activity behavior, hormonal levels, among others. The regulation of the circadian rhythms depends on a set of clock genes, including circadian locomoter output cycles kaput (CLOCK), brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1) or aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-like (ARNTL), three PERIOD genes (PER1, PER2, and PER3) and two plant CRYPTOCHROME gene homologues (CRY1 and CRY2). During sleep there is an increase of Aß clearance in brain and also in CSF of healthy individuals, which contrasts with the diminished Aß clearance in AD brains. The hypothesis of this work study is that the circadian rhythm regulates the expression of Aß-scavengers in the CP of AD patients. Firstly, primers were designed for IDE, NEP, ACE, GLS, TTR, MT2A, CLOCK, BMAL1, PER2, PER3 and CRY2 genes, and respectively optimizations of their RT-qPCR reactions were also carried out with success. Finally, an analysis of mRNA expression levels of TTR, GLS and NEP genes was performed on the CP of AD patients along the stages of the disease by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). TTR and GLS mRNA levels were significantly upregulated in Braak stage II, when compared to age-matched controls. In the following Braak stages, the levels returned normal levels as observed in age-matched controls. NEP mRNA levels displayed the same tendency but it did not reach statistical significance.A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa descrita como um declínio cognitivo progressivo e representa a causa mais comum de demência na faixa etária mais avançada. A DA é considerada como uma doença multifatorial, caracterizada pela acumulação excessiva do péptido ß-amilóide (Aß) extracelular em placas solúveis em várias regiões do cérebro, associado com a agregação da proteína tau em emaranhados neurofibrilares intracelulares que levam a uma significativa perda neuronal. A acumulação de Aß é considerado o processo mais patogénico da doença. Este é gerado pela clivagem da proteína precursora amilóide (PPA) pelas ß- e ?-secretases que podem gerar três principais isoformas distintas: Aß 1-38, Aß 1-40 e Aß 1-42. A isoforma Aß 1-40 representa a mais solúvel e a Aß 1-42 a mais neurotóxica e mais propensa a agregar-se. Recentemente, foi demonstrado que o plexo coroide (PC) desempenha um papel importante na progressão da doença. O PC é uma estrutura altamente vascularizada localizada nos ventrículos cerebrais. Está envolvida numa panóplia de funções no cérebro, incluindo a secreção de líquido cefalorraquidiano, síntese e secreção de numerosas substâncias bioativas, algumas delas direta- ou indiretamente envolvidas na eliminação do péptido Aß. Este processo envolve proteínas e enzimas que são capazes de metabolizar e/ou eliminar o péptido no cérebro (Aß-scavengers), diminuindo assim a sua quantidade. Dentro das numerosas substancias bioativas secretadas pelo PC, destacam-se algumas que são relevantes para a eliminação de Aß do cérebro. Neste grupo incluem-se a enzima degradadora de insulina (EDI), a enzima conversora de angiotensina (ECA), a gelsolina (GLS), a neprilisina (NEP), a transtiretina (TTR) e a metalotioneína-2A (MT2A). Todas estas proteínas interagem com o péptido Aß, por mecanismos distintos, podendo encontrar-se sobre- ou sub-expressas no cérebro devido à doença de Alzheimer. Uma das patologias mais comuns da doença de Alzheimer são as perturbações no sono e no ritmo circadiano, ambos bastante relacionados. O ritmo circadiano é estabelecido por um sistema relógio interno, que é um componente fundamental da fisiologia dos mamíferos, localizado no núcleo supraquiasmático (NSQ). O NSQ representa o centro do ritmo circadiano, responsável por oscilações com uma periodicidade de, aproximadamente, 24 h no ciclo dormir-acordar, manutenção da temperatura corporal, fome, comportamento repouso-atividade, níveis hormonais, entre outros. A regulação dos ritmos circadianos encontra-se sob a responsabilidade de um conjunto de genes relógio, incluindo circadian locomotor output cycles kaput (CLOCK), proteína-1 tipo-Arnt de cérebro e músculo (BMAL1), três genes PERIOD (PER1, PER2 e PER3) e dois genes homólogos CRYPTOCHROME (CRY1 e CRY2). Estes genes são capazes de controlar aproximadamente 10% de todos os genes expressos e podem ser considerados ubíquos. Quase todos os tecidos periféricos, incluindo regiões do cérebro fora do NSQ, contêm relógios circadianos autónomos, incluindo o PC. O mau funcionamento do relógio circadiano possui uma grande influência nos ciclos de sono/vigília e pensa-se que é capaz de gerar mudanças que influenciam a formação de memórias e funções cognitivas. Durante a fase do sono existe um aumento da eliminação do péptido Aß no cérebro e também no líquido cefalorraquidiano de indivíduos saudáveis, o que contrasta com o baixo poder de eliminação de Aß no cérebro de pacientes com DA. O objetivo deste estudo é verificar se a expressão de Aß-scavengers sofre alterações em plexos coroide de pacientes com DA por PCR quantitativa em tempo real e optmizar as condições de reação de PCR quantitativa em tempo real para os genes do ritmo circadiano com vista a proceder à sua análise também no PC de doentes com AD. Os pacientes foram divididos entre os estágios de Braak (I-VI) que são utilizados para caracterizar o estágio da doença pela quantidade e localização dos emaranhados neurofibrilares da proteína tau no cérebro de um individuo com DA. A hipótese colocada neste trabalho seria verificar o ritmo circadiano dos Aß-scavengers no PC de pacientes com DA. Em primeiro lugar, foram desenhados primers para os genes IDE, NEP, ACE, GLS, TTR MT2A, CLOCK, BMAL1, PER2, PER3 e CRY2 usando um programa específico (PrimerBlast), seguindo os melhores ideais de termodinâmica. As otimizações da reação dos genes para RT-qPCR com vista a obter os melhores valores de eficiência e especificidade, foram realizadas com sucesso. Depois, foi realizada uma análise de expressão dos níveis de mRNA dos genes TTR, GLS e NEP ao longo dos estágios da doença por PCR quantitativa em tempo-real (RT-qPCR). Os resultados indicam uma sobre-regulaçao significativa dos niveis de mRNA de TTR e GLS no estágio II de Braak, em comparação com o grupo de controlo [TTR (p< 0.0001), GLS (p< 0.01). O mRNA do gene NEP não apresentou significância estatística nos seus níveis de expressão, apesar de se observar um ligeiro aumento da sua expressão nos estágio de Braak II, III e IV/V. Os genes TTR e GLS demonstraram diferenças significativas nos seus níveis de expressão em comparação com os restantes estágios de Braak, indicando uma sobre-regulação maioritária no estágio II de Braak, seguidos por uma sub-regulação da sua expressão nos estágios seguintes. Mais resultados são necessários para que seja possível verificar a existência de um padrão de regulação dos genes Aß-scavengers. Para uma futura análise da expressão génica dos genes do ritmo circadiano seria necessário aumentar o número de pacientes com DA com uma maior correspondência do número de horas de morte/recolha dos plexos coroide nos diferentes estágios da doença.Santos, Cecília Reis Alves dosSilva, Joana FigueiróCarro, EvauBibliorumOliveira, André Pedro2018-11-13T16:27:28Z2016-6-62016-06-232016-06-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/6383TID:201771209enginfo: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:RCAAP2023-12-15T09:44:50Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/6383Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:47:07.302314Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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