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Publicação
Organotypic brain slice cultures as a model to study supressors of amyloid-β toxicity relevant in Alzheimer’s disease
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Orientador(es)
Resumo(s)
The accumulation of the amyloid-β peptide and its subsequent aggregation is followed by an initial neuroinflammatory response, thought as one of the driving processes leading to neurodegeneration in AD. Rising evidence describe this disease as an evolving two-stage inflammatory process, where early stages involve glial ability to regulate AD related mechanisms, maintaining an homeostatic environment prior to plaque formation, whilst late stages are characterized by an amyloid plaque-associated exacerbated neuroinflammation and consequent neurodegeneration. The proinflammatory protein S100B is one of the glial response alarmins upregulated in AD, thought to play an important, although unclear role during the early stages of the disease. S100B has been known for its role as an inflammatory inducer in other neurodegenerative disorders, yet recent in vitro approaches established a new chaperone-like function for this protein, as a suppressor of Aβ aggregation. Therefore, we here investigated whether S100B plays a neuroprotective or disease-aggravating role against Aβ induced toxicity in a hippocampal organotypic slice culture model. First, S100B and Aβ42 were recombinantly purified in E. coli. Then, tissue slices were incubated with the recombinant proteins to mimic the AD environment and explore the dual role of S100B. In these conditions, our results suggest that in the dentate gyrus region, S100B is able to partially prevent microglia reactivity induced by Aβ42. Also, it seems to regulate the Aβ42 induced expression of inflammatory genes, such as IL-1β, without affecting neuronal death. Although these initial studies suggest that S100B might play a neuroprotective role against Aβ-induced neuroinflammation, further studies are needed to better ascertain whether the interplay between these two biomolecules can be used as potential therapeutic approach to ameliorate AD pathology.
Os eventos que levam à acumulação do péptido Beta Amiloide (Aβ) e à sua subsequente agregação são seguidos por uma resposta neuro inflamatória, num estágio inicial da doença de Alzheimer (AD), que se pensa ser um dos principais processos conducentes à neurodegeneração observada nesta doença. De facto, descobertas recentes descrevem esta doença como um processo neuroinflamatório bifásico em constante evolução, cujos estados iniciais são caracterizados pela regulação de processos relacionados com AD pelas células gliais, mantendo assim um ambiente homeostático precedente à formação de placas amiloides, enquanto estados mais tardios são caracterizados por uma exacerbada neuroinflamação relacionada com estas placas, conduzindo assim à neurodegeneração característica desta doença. A proteína pró-inflamatória S100B é uma das alarminas provenientes desta resposta glial aumentada em AD, que se pensa ter um papel importante, embora pouco claro, durante os estados iniciais da doença. Esta proteína tem vindo a ser conhecida pela sua função como indutora inflamatória noutras doenças neurodegenerativas, contudo uma recente abordagem in vitro estabeleceu uma nova função para esta proteína, semelhante a uma chaperona, capaz de suprimir a agregação do péptido Aβ. Deste modo, foi investigado neste projeto se a S100B assume uma função neuro protetora ou agravadora da toxicidade imposta pelo péptido Aβ no modelo de culturas organotípicas de hipocampo. Primeiramente, a proteína S100B e o péptido Aβ42 foram purificados de forma recombinante a partir de E. coli. De seguida, as culturas organotípicas foram incubadas com ambas as proteínas de forma a mimetizar o ambiente proteico de AD e para explorar esta dupla função da S100B. Nestas condições, os resultados obtidos sugerem que na região do Dentate Gyrus, a S100B consegue prevenir, de forma parcial, a reatividade da microglia induzida pelo péptido Aβ42. Além disso, parece regular a expressão inflamatória de genes induzida pelo Aβ42, como por exemplo a expressão da citocina IL-1β, sem afetar a viabilidade neuronal. Embora estes resultados preliminares possam indicar que a S100B desempenha uma função neuro protetora face à neuroinflamação induzida pelo péptido Aβ, estudos adicionais são necessários para melhor confirmar se a interação entre estas duas biomoléculas pode ser usada como uma eventual abordagem terapêutica para melhorar a patologia de Alzheimer.
Os eventos que levam à acumulação do péptido Beta Amiloide (Aβ) e à sua subsequente agregação são seguidos por uma resposta neuro inflamatória, num estágio inicial da doença de Alzheimer (AD), que se pensa ser um dos principais processos conducentes à neurodegeneração observada nesta doença. De facto, descobertas recentes descrevem esta doença como um processo neuroinflamatório bifásico em constante evolução, cujos estados iniciais são caracterizados pela regulação de processos relacionados com AD pelas células gliais, mantendo assim um ambiente homeostático precedente à formação de placas amiloides, enquanto estados mais tardios são caracterizados por uma exacerbada neuroinflamação relacionada com estas placas, conduzindo assim à neurodegeneração característica desta doença. A proteína pró-inflamatória S100B é uma das alarminas provenientes desta resposta glial aumentada em AD, que se pensa ter um papel importante, embora pouco claro, durante os estados iniciais da doença. Esta proteína tem vindo a ser conhecida pela sua função como indutora inflamatória noutras doenças neurodegenerativas, contudo uma recente abordagem in vitro estabeleceu uma nova função para esta proteína, semelhante a uma chaperona, capaz de suprimir a agregação do péptido Aβ. Deste modo, foi investigado neste projeto se a S100B assume uma função neuro protetora ou agravadora da toxicidade imposta pelo péptido Aβ no modelo de culturas organotípicas de hipocampo. Primeiramente, a proteína S100B e o péptido Aβ42 foram purificados de forma recombinante a partir de E. coli. De seguida, as culturas organotípicas foram incubadas com ambas as proteínas de forma a mimetizar o ambiente proteico de AD e para explorar esta dupla função da S100B. Nestas condições, os resultados obtidos sugerem que na região do Dentate Gyrus, a S100B consegue prevenir, de forma parcial, a reatividade da microglia induzida pelo péptido Aβ42. Além disso, parece regular a expressão inflamatória de genes induzida pelo Aβ42, como por exemplo a expressão da citocina IL-1β, sem afetar a viabilidade neuronal. Embora estes resultados preliminares possam indicar que a S100B desempenha uma função neuro protetora face à neuroinflamação induzida pelo péptido Aβ, estudos adicionais são necessários para melhor confirmar se a interação entre estas duas biomoléculas pode ser usada como uma eventual abordagem terapêutica para melhorar a patologia de Alzheimer.
Descrição
Tese de mestrado, Bioquímica (Bioquímica Médica) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021
Palavras-chave
Alzheimer Beta amiloide 42 S100B Neuroinflamação Neurodegeneração Teses de mestrado - 2021