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Roney Santos Coimbrahttp://lattes.cnpq.br/3118219944250108Rodrigo Cunha Alvim de MenezesVinicius de Toledo Ribashttp://lattes.cnpq.br/5168632515047072Larissa Marcely Gomes Cassiano2021-03-18T01:16:28Z2021-03-18T01:16:28Z2020-09-25http://hdl.handle.net/1843/35228Introdução: A tiamina (vitamina B1) é cofator de enzimas do metabolismo energético central e sua deficiência (DT) compromete a fosforilação oxidativa, aumenta o estresse oxidativo e ativa processos inflamatórios que podem levar à neurodegeneração. A síndrome de Wernicke-Korsakoff (SWK) é uma manifestação da DT crônica, que leva à uma extensiva morte neuronal, e está associada a distúrbios neuropatológicos, incluindo déficits cognitivos e amnésia. O hipocampo é uma das áreas cerebrais mais afetadas pela SWK. A reposição de tiamina pode não ser suficiente para prevenir o déficit cognitivo irreversível associado à SWK. Materiais e métodos: Foi desenvolvido um modelo de cultura organotípica de fatias de hipocampo (COH) para investigar os mecanismos moleculares subjacentes ao desequilíbrio entre morte neuronal e neurogênese associadas à DT. Os principais efeitos da privação de tiamina nas COHs foram avaliados por imunofluorescência e microscopia confocal e análise do transcriptoma. Resultados: Nas COHs cultivadas sem tiamina, foi observada uma redução significativa na densidade neuronal após cinco dias e, no sétimo dia, as marcas epigenéticas associadas à modulação do estado da cromatina, H3K4me3 e H3K9me3, apresentavam-se alteradas em neurônios maduros, favorecendo a transcrição gênica. Surpreendentemente, entre o sétimo e o décimo quarto dia de cultivo sem tiamina, foi observado um pulso de neurogênese seguido de nova perda massiva de neurônios. O contraste entre os transcriptomas de COHs cultivadas com ou sem tiamina por nove dias revelou 89 genes diferencialmente expressos. Análises de enriquecimento funcional evidenciaram o aumento da expressão de genes das vias KEGG do metabolismo de triptofano e degradação de lisina e de genes com anotações Gene Ontology (GO) relacionadas à organização da matriz extracelular, adesão celular e regulação positiva da transmissão sináptica. Vários genes das vias de sinalização de TNF e FoxO e genes com anotações GO relacionadas à resposta inflamatória estavam inibidos. A ativação de Nsd1, cujo produto metila a histona H3 na lisina 36, também foi observada no grupo DT. O aumento de H3K36me3 em neurônios foi confirmado por imunofluorescência. Finalmente, o tratamento das COHs em privação de tiamina com anti-inflamatório foi eficaz para a antecipação do pulso de neurogênese, demonstrando o papel fundamental da resposta imune na regulação da neurogênese hipocampal durante a DT. Conclusão: A regulação positiva de genes das vias relacionadas à síntese de acetil-CoA a partir de aminoácidos sugere uma adaptação metabólica capaz de permitir que células progenitoras neurais utilizem a fosforilação oxidativa como fonte de energia para a neurogênese. O conjunto de genes diferencialmente expressos no nono dia de privação de tiamina aponta para uma programação genética favorável à maturação dos neurônios e a regulação negativa da neurogênese mediada pela marca H3K36me3 em neurônios já diferenciados. Sobretudo, a redução da expressão de genes inflamatórios antes do repovoamento das COHs com novos neurônios sugere uma relação causal, que é apoiada por estudos anteriores relatando a inflamação como um fator supressor da neurogênese. Portanto, a neuroinflamação parece ser crucial na neurodegeneração associada à DT, podendo ter um papel também na fisiopatologia da SWK.Introduction: Thiamine (vitamin B1) is a cofactor for enzymes of central energy metabolism and its deficiency (TD) impairs oxidative phosphorylation, increases oxidative stress, and activates inflammatory processes that can lead to neurodegeneration. Wernicke-Korsakoff syndrome (SWK) is a consequence of chronic TD, which leads to extensive neuronal death, and is associated with neuropathological disorders, including cognitive deficits and amnesia. The hippocampus is one of the brain areas most affected by SWK. B1 replacement may not be enough to prevent the irreversible cognitive deficit associated with SWK. Materials and methods: An organotypic hippocampal slice culture (OHC) model was developed to investigate the molecular mechanisms underlying the imbalance between neuronal death and neurogenesis associated with TD. The main effects of B1 deprivation on OHCs were assessed by immunofluorescence and confocal microscopy and transcriptome analysis. Results: In OHCs cultured without B1, a significant reduction in neuronal density was observed after five days and, on the seventh day, the epigenetic marks H3K4me3 and H3K9me3, capable of modulating the chromatin state, were altered in mature neurons favoring gene transcription. Surprisingly, between the seventh and the fourteenth day of B1 deprivation, a pulse of neurogenesis was observed followed by a further massive neuron loss. The contrast between the transcriptomes of OHCs cultured with or without B1 for nine days revealed 89 differentially expressed genes. Functional enrichment analyzes showed increased expression of genes in the KEGG pathways of tryptophan metabolism and lysine degradation, and genes with Gene Ontology (GO) annotations related to the organization of the extracellular matrix, cell adhesion, and positive regulation of synaptic transmission. Several genes of the TNF and FoxO signaling pathways and genes with GO terms related to the inflammatory response were inhibited. The activation of Nsd1, whose product methylates histone H3 at lysine 36, was also observed in the TD group. Increased H3K36me3 in neurons was confirmed by immunofluorescence. Finally, the treatment of COHs in B1 deprivation with anti-inflammatory was effective in anticipating the pulse of neurogenesis, demonstrating the fundamental role of the immune response in the regulation of hippocampal neurogenesis during TD. Conclusion: The positive regulation of genes from pathways related to the synthesis of acetyl-CoA from amino acids suggests a metabolic adaptation capable of allowing neural progenitor cells to use oxidative phosphorylation as energy source for neurogenesis. The set of genes differentially expressed at the ninth day of B1 deprivation points to a genetic programming favorable to the maturation of neurons and the negative regulation of neurogenesis mediated by the H3K36me3 mark in already differentiated neurons. Above all, the reduction in the expression of inflammatory genes before repopulation of OHCs with new neurons suggests a causal relationship, which is supported by previous studies reporting neuroinflammation as a suppressive factor in neurogenesis. Therefore, neuroinflammation seems to be crucial in neurodegeneration associated with TD, and may also have a role in the pathophysiology of SWK.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em NeurociênciasUFMGBrasilICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAShttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessNeurociênciasDeficiência de tiaminaHipocampoNeurogêneseDeficiência de tiaminaCultura organotípica de hipocampoNeurogêneseNeuroinflamaçãoNeurodegeneraçãoNeurorregeneraçãoNeuroinflamação, metabolismo energético e reprogramação epigenética na neurorregeneração hipocampal em modelo ex vivo de deficiência de tiaminainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissertacaoDT_120221_final.pdfDissertacaoDT_120221_final.pdfDissertação_Larissa-Cassiano_Neurocienciasapplication/pdf2671612https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35228/1/DissertacaoDT_120221_final.pdfb38bcb1f83b90ef8a3a8564b6707d12fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35228/2/license_rdfcfd6801dba008cb6adbd9838b81582abMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35228/3/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD531843/352282021-03-17 22:16:28.438oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2021-03-18T01:16:28Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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