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Type: Tese de Doutorado
Title: Déficit cognitivo espacial está relacionado com alteração na concentração do canal aniônico dependente de voltagem no tálamo de ratos deficientes em tiamina
Authors: Kenia de Oliveira Bueno
First Advisor: Angela Maria Ribeiro
First Referee: Paulo Caramelli
Second Referee: Leonardo Cruz de Souza
Third Referee: Daniel Moreira dos Santos
metadata.dc.contributor.referee4: Fernando Machado Vilhena Dias
Abstract: A deficiência em tiamina resulta em disfunções bioquímicas que podem culminar com a morte de neurônios, caracterizando um processo de neurodegeneração, como por exemplo, acontece na Síndrome de Wernicke - Korsakoff. A tiamina, ou vitamina B1, após ser captada pelos tecidos, pode ser fosforilada dando origem às diferentes formas, entre elas, a tiamina pirofosfato (TPP), que atua como cofator de enzimas chaves no metabolismo energético celular. A deficiência em tiamina leva a perdas celulares em várias regiões do encéfalo, sendo o tálamo e corpos mamilares as regiões mais afetadas. Tanto em modelos experimentais como em seres humanos, episódios de deficiência em tiamina causam, entre outros efeitos, hipoatividade motora e prejuízos cognitivos. Vários aspectos comportamentais e neurobiológicos têm sido estudados em condições de deficiência em tiamina. Entretanto, a participação de proteínas específicas nos mecanismos moleculares responsáveis por lesões cerebrais e que podem, como consequência, gerar alterações cognitivas, continua obscura. O presente estudo teve como objetivos: (i) identificar e caracterizar proteínas que têm suas expressões alteradas no tálamo de ratos com deficiência grave de tiamina (ii) avaliar as relações entre as alterações proteicas e o desempenho de ratos em tarefa de aprendizagem espacial. Para isso, foi utilizado o modelo experimental de deficiência em tiamina na dieta associada à piritiamina (PTD Deficiência em tiamina induzida por piritiamina) em ratos. A piritiamina é um inibidor da cinase que produz TPP a partir de tiamina). O desempenho dos animais em tarefas de navegação espacial foi avaliado em Labirinto Aquático de Morris (LAM). O perfil proteômico do tálamo foi analisado qualitativamente e quantitativamente, após separação das proteínas por eletroforese bidimensional. Esta detectou 320 spots e um significativo aumento ou diminuição de sete proteínas. Quatro destas proteínas estavam correlacionadas ao desempenho do rato no LAM. Uma das quatro proteínas que sofreram alterações significativas, relacionadas com o desempenho cognitivo, foi identificada por espectrometria de massa e seu respectivo RNAm quantificado por PCR (Reação em cadeia da polimerase/Polymerase Chain Reaction) em tempo real. Além disto, foi incluso na análise ensaios imunoquímicos, usando a técnica de Western Blot. Em estudo prévio em nosso laboratório, foi encontrada correlação negativa (r= -0,83, p=0,009) entre o volume relativo de uma das proteínas talâmicas e a latência na terceira sessão do treino no LAM. No presente estudo, mostramos que esta proteína corresponde ao Canal Aniônico Voltagem Dependente (VDAC= Voltage Dependent Anion Channel). A proteína VDAC também é conhecida como porina mitocondrial, um grande canal permeável a ânions, a cátions, a ATP, e a outros metabólitos. VDAC possui várias isoformas, sendo as mais estudadas, a VDAC1, a VDAC2 e a VDAC3. A avaliação por PCR em tempo real não detectou efeito da deficiência em tiamina sobre os níveis de RNAm dos genes Vdac1, Vdac2 e Vdac3, indicando que a diminuição da expressão de VDAC pode estar relacionada a processos pós-transcricionais. Os dados sugerem que o processo de neurodegeneração induzido por deficiência em tiamina envolve diminuição nos níveis proteicos de VDAC no tálamo, os quais se relacionam com o comportamento do animal, na sessão que o mesmo apresenta pior desempenho na tarefa cognitiva no LAM. Esses dados indicam que esta proteína pode fazer parte, como componente molecular importante, no mecanismo neurobiológico associado à etapa inicial do processo de aprendizagem espacial.
Abstract: Thiamine deficiency (TD) results in biochemical dysfunction that can culminate with the death of neurons, characterizing the process of neurodegeneration, such as occur in Wernicke-Korsakoff's syndrome. Thiamine or vitamin B1, after being captured by the tissues, can be phosphorylated giving rise to different forms including, thiamine pyrophosphate (TPP) which acts as a cofactor of key enzymes in cellular energy metabolism. TD leads to cell loss in various regions of the brain, being the thalamus and mammillary bodies the most affected areas. In both experimental models and in humans, episodes of TD causing, among other effects, motor hypoactivity and cognitive impairments. Various behavioral and neurobiological aspects have been studied in conditions of TD. However, the involvement of specific proteins in the molecular mechanisms responsible for brain damage and which may, as a consequence, generate cognitive alterations remains unclear. The present study aims to: (i) identify and characterize proteins that have altered their expression in the thalamus of rats with severe TD (ii) evaluate the relationship between proteic changes and performance of rats in spatial learning task. The experimental model of TD in diet associated with pyrithiamine (PTD, kinase inhibitor that produces TPP from thiamine) in rats was used. The animals' performance on tasks of spatial navigation was assessed in the Morris Water Maze (MWM). The proteomic profile of the thalamus was analyzed qualitatively and quantitatively by two-dimensional electrophoresis. This detected 320 spots and a significant increase or decrease in seven proteins. Four proteins were correlated to rat behavioral performance in the Morris Water Maze. One of the proteins that have undergone significant changes was identified by mass spectrometry and their respective mRNAs were quantified by real time PCR. Furthermore, the analysis includes immunochemical assays, using the Western Blot. In a previous study in our laboratory, negative correlation (r = -0.83, p = 0.009) was found between the relative volume of one thalamic protein and latency in the third training session. In the present study, the data confirmed that this protein corresponds to the Voltage Dependent Anion Channel (VDAC). VDAC is also known as mitochondrial porin, a channel permeable to anions, cations, ATP, and other metabolites. VDAC has several isoforms, being the most studied VDAC1, VDAC2 and VDAC3. The evaluation by real-time PCR showed no effects of TD on the levels of mRNAs of genes Vdac1, Vdac2 and Vdac3, indicating that the decrease in VDAC expression may be due to post-transcriptional processes. The data suggest that the process of neurodegeneration induced by TD involves serious decrease in VDAC proteic levels in the thalamus, indicating that this protein might play an important role in the initial stage of the spatial learning process.
Subject: Neurociências
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A4CH3V
Issue Date: 18-Sep-2015
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