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Type: Tese de Doutorado
Title: Mecanismos celulares envolvidos na morte e neuroproteção deneurônios primários infectados pelo vírus da Zika
Authors: Isabella Monteiro Guimaraes
First Advisor: Fabiola Mara Ribeiro
Abstract: Em 2015, o Brasil foi acometido por uma epidemia causada pelo vírus da Zika (ZIKV), um arbovírus pertencente à família Flaviviridae. Para a maioria dos indivíduos, a infecção pelo ZIKV apresenta-se assintomática e, nos quadros sintomáticos, os sinais clínicos são geralmente brandos incluindo febre, artralgias e rash cutâneo. Entretanto, o ZIKV pode desencadear complicações neurológicas graves, comprometendo o desenvolvimento de fetos de mães infectadas. Nestes casos, o vírus apresenta neurotropismo, desencadeando neuroinflamação, morte de neurônios e morte de células precursoras neuronais, levando ao desenvolvimento de microcefalia. Entretanto, pouco ainda se sabe sobre os eventos que desencadeiam a neurodegeneração promovida pela infecção pelo ZIKV. Neste trabalho, nós utilizamos infecções em cultura de neurônios primários de camundongos C57/BL6 a fim de caracterizara morte neuronal mediada pelo vírus. Nossos resultados mostram que neurônios primários infectados pelo ZIKV são induzidos à morte neuronal por apoptose através de um mecanismo não autônomo. Em culturas neuronais infectadas com ZIKV há aumento significativo daativação de caspase 3 em neurônios não infectados adjacentes a neurônios infectados, devido possivelmente ao aumento dos níveis de glutamato extracelular, aumento da expressão do fator de necrose tumoral- (TNF-) e aumento da expressão de interleucina-1 (IL-1) nestas culturas. Além disto, observamos o aumento dos níveis de Ca2+ intracelular nas culturas neuronais infectadas pelo ZIKV, o que poderia facilitar a excitotoxicidade observada. Em termos moleculares, foi observado que a infecção pelo ZIKV promove o aumento significativoda expressão da subunidade 2B do receptor N-metil D-aspartato (GluN2B). O bloqueio da atividade das citocinas nas culturas neuronais infectadas acarreta uma diminuição dos níveis de Ca2+ intracelulares e, assim, diminuem a neurodegeneração. Este evento sugere a possívelinteração do TNF- e IL-1 com os receptores de N-Methyl-D-Aspartate (NMDAR). Ademais, a inibição do NMDAR contendo GluN2B aumenta a taxa de sobrevivência das células infectadas pelo ZIKV e promove a ativação de vias biológicas neuroprotetoras, tais como da proteína quinase regulada por sinal extracelular (ERK) e proteína de ligação ao elemento de resposta a cAMP (CREB). Portanto, nossos resultados sugerem que a excitotoxicidade gerada após a infecção pelo ZIKV é mediada pelo mecanismo clássico de elevação dos níveis de glutamato extracelular, como também pelas citocinas pró-inflamatórias liberadas pelo próprio neurônio infectado. Além do mais, o aumento da viabilidade celular promovida pelo bloqueio de NMDAR, após a infecção pelo vírus, pode ser uma boa estratégia terapêutica para prevenir a morte neuronal mediada pelo ZIKV.
Abstract: In 2015, Brazil was affected by an outbreak caused by zika virus (ZIKV), which is an arbovirus from the Flaviviridae family. For most individuals, ZIKV infection is asymptomatic and in most symptomatic cases clinical signs are usually mild, including fever, arthralgia, and skin rash.However, ZIKV can trigger serious neurological complications, causing microcephaly among fetuses of infected pregnant women. Is has been demonstrated that the virus is neurotropic, triggering neuroinflammation and the death of neurons and neuronal precursor cells, promoting microcephaly. However, little is known about the mechanism involved in the neurodegeneration triggered by ZIKV infection. Here, we performed viral infection in cultures of C57/BL6 embryos primary neurons to characterize the ZIKV-mediated neuronal death. Our data show that ZIKV infection in primary neurons triggered apoptosismediated neuronal death under a non-autonomous mechanism. Virus-infected neuronal cultures exhibited a significant increase in caspase 3 activation in uninfected neuronal cells that were nearby infected cells, due to increased levels of extracellular glutamate, increased expression of tumor necrosis factor- (TNF-) and increased expression of interleukin-1 (IL- 1) in these cultures. Moreover, we observed increased levels of intracellular Ca2+ on ZIKVinfected neuronal cultures, which correlates with the excitotoxicity observed. At the molecular level, we observed that ZIKV infection promoted significant increase in the expression levels of N-methyl D-aspartate receptor 2-subunit (GluN2B). The activity blockade of TNF- and IL- 1 on these neurons led to decreased intracellular Ca2+ levels, thus preventing ZIKV-mediated neurodegeneration. These results suggest that cytokines and N-Methyl-D-Aspartate (NMDAR) receptors may interact. Furthermore, the blockade of NMDAR containing GluN2B increases the survival rates of ZIKV-infected cells and promotes the activation of neuroprotective biological pathways, such as the extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) and cAMP-responsive element binding protein (CREB). Altogether, these results suggest that the excitotoxicity observed following ZIKV infection is mediated by the classical mechanism involving elevated levels of extracellular glutamate and increased release of proinflammatory cytokines by infected neuronal cultures. Besides, the increase in cell viability promoted by NMDAR blockade after virus infection appears to be a good therapeutic strategy to prevent neuronal death mediated by ZIKV.
Subject: Neurociências
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B7EKWS
Issue Date: 4-Sep-2018
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