Role of microRNA in microglial phenotype during the progression of Alzheimer’s disease
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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/10451/27692 |
Resumo: | Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016 |
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Role of microRNA in microglial phenotype during the progression of Alzheimer’s diseaseHuman microgliaAlzheimer’s diseasemiR-124miR-155miR-146aPhenotypeTeses de mestrado - 2016Ciências da SaúdeTese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent form of dementia and its impact in society has been aggravating throughout years. Due to its progressive nature and lack of marked treatment benefits, many efforts have been done to unveil AD pathogenesis seeking for novel therapeutic targets or biomarkers. Current view on AD pathogenesis attributes significant importance to neuroinflammation, where microglia play a pivotal role. Under normal conditions, microglia exhibit a quiescent/vigilant state and perform the brain surveillance. After an injury, microglia initiate the immune defense of the brain and acquire a pro-inflammatory or anti-inflammatory phenotype depending on stimuli. After the inflammation resolution, the brain homeostasis is restored. Various conditions such as the presence of amyloid β-peptide (Aβ) and aging can deregulate microglial response, though it remains unclear how microglial deregulation affect the course of AD. Furthermore, it was established that some microRNAs (miRNAs or miRs) that are known to promote microglial quiescence (miR-124) or regulate microglial activation states (miR-155 and miR-146a) are deregulated in AD. However, it has not been established whether the deregulation of these miRNAs can influence microglial phenotype and response in AD, particularly concerning human microglia. With this work, we proposed to analyze the temporal response of human CHME3 microglia when co-cultured with two Aβ-expressing human neuroblastoma cells, SH-SY5Y APP695 or SH-SY5Y APP695 Swe cells. We assessed microglia for miRNAs (miR-124, miR-155 and miR-146a) and their targets, as well as for pro-inflammatory (IL-1β, IL-6 and TNF-α), anti-inflammatory (TGFβ, IL-10 and Arginase 1) and immune (iNOS and MHC class II) markers, and additionally for phagocytic capacity and senescence. We found that when CHME3 microglia are co-cultured with SH-SY5Y APP695 Swe cells they exhibit a more pronounced response than when co-cultured with other neuroblastoma cells. Indeed, in the presence of SH-SY5Y APP695 Swe cells CHME3 microglia initially exhibit a miR-124low/miR-155high/miR-146ahigh profile like activated cells but gradually switch to a miR-124high/miR-155low/miR-146alow profile typical of a gradual shift towards an alternative activated/deactivated phenotype that ultimately give rise to quiescent cells. The pro-inflammatory markers are robustly expressed in microglia during the whole time, but the expression of the anti-inflammatory markers is gradually enhanced suggesting an immunoregulatory response. With regards to immunity, microglia rapidly express the innate immune marker iNOS followed by a later induction of the adaptive immune marker MHC class II. Altogether, we demonstrated that the CHME3 / SH-SY5Y APP695 Swe co-culture is the most adequate in vitro AD model to study human microglial response and possibly to assay new microglia-targeted therapeutic strategies.A doença de Alzheimer (AD) é a forma de demência com maior prevalência no mundo e o seu impacto na sociedade tem vindo a agravar-se ao longo dos anos. Dada a sua natureza progressiva, mas também devido à falta de eficácia dos medicamentos utilizados atualmente na prática clínica, têm sido feitos vários estudos na tentativa de desvendar os mecanismos patogénicos da AD com o objetivo de descobrir novos biomarcadores ou alvos terapêuticos que permitam melhorar o diagnóstico da doença e atrasar a sua progressão. Atualmente sabe-se que a neuroinflamação tem um papel importante na patogénese da AD, pelo que a microglia se destaca dada a sua relevância como reguladora da neuroinflamação. Em condições normais, as células da microglia apresentam um estado quiescente, vigiando a homeostase cerebral. Quando ocorre um dano, a microglia rapidamente inicia a resposta imunitária por forma a neutralizá-lo e proteger o cérebro, adquirindo um fenótipo pro-inflamatório ou anti-inflamatório dependendo do estímulo. Após a resolução da inflamação, as células da microglia voltam ao estado quiescente/vigilante permitindo que a homeostase do cérebro seja reposta. Sabe-se também que em algumas situações tais como na presença de agregados proteicos do péptido β amiloide (Aβ) – que é originado a partir do seu precursor, APP –, mas também durante o próprio envelhecimento, as funções e resposta da microglia estão alteradas. Porém, não foi ainda esclarecido como é que a desregulação das células da microglia devida a esses estímulos pode afetar o curso da AD. Por outro lado, há certos microRNAs (miRs) reconhecidos pela sua capacidade de modular a expressão de genes que afetam os fenótipos da microglia, nomeadamente o miR-124, o miR-155 e o miR-146a. Enquanto que o miR-124 é expresso maioritariamente nas células da microglia no estado vigilante, sendo responsável pela sua manutenção, o miR-155 e o miR-146a regulam a expressão de genes envolvidos em vias de sinalização que levam à ativação celular. Vários estudos demonstram que a expressão destes microRNAs está desregulada na AD baseando-se não só em amostras de doentes mas também em diferentes modelos animais da AD. Contudo, não foi ainda esclarecido de que forma essa desregulação pode afetar a resposta e o fenótipo da microglia, nomeadamente no que diz respeito às células humanas. Com este trabalho, pretendemos explorar a resposta da linha de microglia humana CHME3 quando em co-culturas com linhas de neuroblastoma humano que expressam Aβ, sendo estas as células SH-SY5Y APP695 ou SH-SY5Y APP695 Swe. As primeiras são células que expressam a isoforma 695 da APP, e as outras são células que expressam uma forma da APP mutante originada pela mutação Sueca (Swe). A análise da resposta da microglia foi feita com base na determinação da expressão de microRNAs (miR-124, miR-155 e miR-146a) e respetivos genes alvo, assim como marcadores de fenótipo proinflamatório (IL-1β, IL-6 and TNF-α) e anti-inflamatório (TGFβ, IL-10 and Arginase 1) e marcadores de resposta típica imunitária (iNOS and MHC class II). Adicionalmente, avaliámos a capacidade fagocítica da microglia e senescência, que estão associados às funções da microglia na AD. Os nossos resultados demonstram que a linha de microglia humana CHME3 tem uma resposta particularmente alterada na presença das células SH-SY5Y APP695 Swe face à co-cultura com a outra linha de neuroblastoma, possivelmente pela maior acumulação de Aβ1-40 detetada nessa situação. Nesse modelo, observámos que a microglia inicialmente apresenta níveis elevados do miR-155 e do miR-146a e níveis reduzidos do miR-124, semelhante às células ativadas. Com o decorrer do tempo ocorre um aumento gradual da expressão do miR-124 em detrimento da expressão do miR-155 e do miR-146a, o que sugere que a microglia progressivamente adquire um fenótipo de ativação alternativo, ou desativação, que terminará num retorno ao estado de vigilância. Durante todo o tempo de co-cultura verificámos que a microglia expressa marcadores pro-inflamatórios, em paralelo com um aumento gradual da expressão dos marcadores anti-inflamatórios sugerindo que a microglia progressivamente desenvolve uma resposta imunorreguladora. Por outro lado, observámos que a resposta imunitária inata da microglia foi rapidamente induzida neste modelo, demonstrada pelo pico imediato da expressão da iNOS, enquanto que a resposta imunitária adaptativa foi induzida mais tardiamente, traduzida pelo aumento gradual da expressão do MHC class II. Deste modo, demonstrámos que as co-culturas compostas pela linha de microglia CHME3 e pelas células SH-SY5Y APP695 Swe são o modelo in vitro da AD mais adequado para estudar a resposta da microglia humana e possivelmente utilizar em ensaios de avaliação de novos agentes terapêuticos que tenham como alvo a microglia.The studies presented in this thesis were performed at the Neuron-Glia Biology in Health and Disease research group, at the Research Institute for Medicines (iMed.ULisboa), Faculty of Pharmacy, Universidade de Lisboa, under the supervision of Adelaide Fernandes, Ph.D and Dora Brites, Ph.DFernandes, Adelaide Maria AfonsoBrites, DoraRepositório da Universidade de LisboaMonteiro, Mafalda Aurélio2018-03-29T00:30:14Z2016-05-252016-03-292016-05-25T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/27692TID:201487063enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:18:51Zoai:repositorio.ul.pt:10451/27692Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:44:04.459999Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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