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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10451/1145

Título: Do neurotrophins play a role in adult neurogenesis?
Autor: Galvão, Rui, 1977-
Orientador: Alvarez-Buylla, Arturo
Henrique, Domingos, 1960-
Palavras-chave: Factores de crescimento neural
Citologia
Bolbo olfactivo
Cérebro
Células
Histologia
Reacção em cadeia da polimerase via transcriptase inversa
Teses de doutoramento
Issue Date: 2009
Resumo: O processo de neurogénese continua activo ao longo da vida adulta em mamíferos graças a células estaminais em determinadas zonas do cérebro. Esta capacidade representa um importante potencial para terapias regenerativas. Em roedores, a zona subventricular (SVZ) gera milhares de neuroblastos diáriamente, os quais migram para o bolbo olfactivo (OB) e se diferenciam em interneurónios. Descobertas recentes indicam que a neurotrofina Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) estimula a neurogénese adulta na SVZ, mas o mecanismo pelo qual actua é desconhecido. Na minha tese, analizei a função de BDNF e do seu receptor TrkB na neurogénese adulta da SVZ. Descobri que a proteína BDNF está presente na SVZ e que TrkB é o receptor de neurotrofinas mais abundante nessa zona do cérebro, mas apenas foi detectada a forma truncada deste receptor (TrkB-TR). TrkB-TR é expresso em células ependimais e astrócitos da SVZ, mas não em neuroblastos. Embora mutantes TrkB exibam proliferação e sobrevivência reduzida na SVZ e tenham menos neurónios novos no OB, células da SVZ knockout para TrkB (TrkB-KO) transplantadas para a SVZ de um cérebro normal (wild type, WT) são capazes de produzir neuroblastos que migram para o OB. Com a excepção de células periglomerulares dopaminérgicas, interneurónios do OB derivados de transplantes de TrkB-KO e WT exibiram propriedades moleculares, morfológicas e de sobrevivência semelhantes. Para estudar o efeito de BDNF na neurogénese da SVZ, infundi esta neurotrofina no ventrículo lateral de ratazanas e ratos adultos. Após 14 dias de infusão, registei uma redução de proliferação na SVZ de ambas as espécies. No entanto, a produção de neurónios foi afectada diferencialmente: infusões de BDNF reduziram o número de novos neurónios no OB de ratazanas mas não tiveram efeito no de ratos. Interessantemente, ratazanas e ratos também diferem na expressão do receptor de neurotrofinas p75. Em ratazanas, detectei p75 em muitas células tipo C (progenitores intermediários da SVZ) e em alguns neuroblastos, enquanto que muito poucas células p75+ foram detectadas na SVZ de ratos. Este é o primeiro estudo a encontrar tais efeitos, uma vez que outros laboratórios relataram um aumento de neurogénese após tratamento com BDNF. Globalmente, os meus resultados indicam que TrkB não é essencial para a produção e diferenciação da maioria dos interneurónios derivados da SVZ e não confirmam a actual visão de que administração de BDNF à SVZ aumenta a neurogénese adulta. Pelo contrário, é possível que TrkB-TR em células ependimais e astrócitos da SVZ sirva para formar uma barreira, protegendo progenitores e neuroblastos da SVZ dos efeitos de uma eventual activação de p75 por BDNF. O meu trabalho deverá promover novos estudos sobre a regulação de neurogénese adulta antes que utilizações terapêuticas sejam possíveis. Para além dos estudos acima descritos, desenvolvi também técnicas para o estudo de expressão genética da SVZ ao nível unicelular baseadas em transcripção reversa e reacção em cadeia de polimerase (RT-PCR). Relato nesta tese resultados preliminares encorajadores, demonstrando que é possível detectar expressão de múltiplos genes em uma única célula da SVZ. No futuro, este método poderá ser usado para caracterizar a heterogeneidade molecular dentro de cada tipo celular da SVZ (astrócitos tipo B, células tipo C e neuroblastos tipo A). Este tipo de análise deverá revelar mais subclasses dentro das células B, C e A, e ajudar a caracterizar as diferenças entre astrócitos neurogénicos e não-neurogénicos bem como entre células de zonas diferentes da SVZ.
Neurogenesis continues throughout adulthood in the vertebrate brain. New neurons originate from endogenous neural stem cells which could have important applications for brain repair. In rodents, the adult subventricular zone (SVZ) generates thousands of neuroblasts daily, which migrate to the olfactory bulb (OB) and differentiate into interneurons. Recent findings indicate that the neurotrophin Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) can enhance adult SVZ neurogenesis, but the mechanism by which it acts is unknown. In my thesis, I analyzed the role of BDNF and its receptor TrkB in adult SVZ neurogenesis. I found that BDNF protein is present and that TrkB is the most prominent neurotrophin receptor in the mouse SVZ, though only the truncated, kinase-negative isoform (TrkB-TR) was detected. TrkB-TR is expressed in SVZ astrocytes and ependymal cells, but not in neuroblasts. Though TrkB mutants have reduced SVZ proliferation and survival and fewer new OB neurons, grafting SVZ cells from TrkB knockout mice (TrkB-KO) into the SVZ of wild-type mice (WT) showed that neuroblasts are generated and migrate to the OB in the absence of TrkB. With the exception of dopaminergic periglomerular cells, OB interneurons derived from TrkB-KO and WT grafts displayed similar survival, molecular and morphological properties. To study the effect of BDNF on SVZ neurogenesis, I infused this neurotrophin into the lateral ventricle of adult rats and mice. After 14 days of infusion, SVZ proliferation was reduced in both species. However, the neuronal output of the SVZ was differentially affected: BDNF infusions decreased the number of new neurons in the rat OB but had no effect in the mouse. Interestingly, rats and mice also differ in their expression of the neurotrophin receptor, p75. In the rat, I detected p75 receptor in many putative type C cells (SVZ intermediate progenitors) and in some neuroblasts, whereas mice had very few p75+ cells. This is the first study to report such effects, as other laboratories had reported that BDNF increased SVZ neurogenesis. Overall, my results indicate that TrkB is not essential for the production and maturation of most SVZ interneurons and do not support the current view that delivering BDNF to the SVZ can enhance adult neurogenesis. Rather, TrkB-TR in ependyma and glial tubes may form a protective barrier, shielding SVZ progenitors and neuroblasts from an activation of p75 by BDNF. My work should promote new studies on how neurotrophins affect adult neurogenesis and the survival of new neurons before therapeutic applications can be designed. In addition to the research described above, I developed techniques based on reverse transcription and polymerase chain reaction (RT-PCR) to study gene expression in single SVZ cells. I report on encouraging preliminary results, showing that it is possible to detect multiple gene products from a single cell. In the future, this method can be applied to characterize molecular heterogeneity within each cell type of the SVZ (type B astrocytes, type C intermediate progenitors and type A neuroblasts). This type of analysis will likely reveal more subclasses within type B, C and A cells, and will help to characterize differences between neurogenic and non-neurogenic astrocytes and between cells of different regions of the SVZ.
Descrição: Tese de doutoramento em Ciências Biomédicas, (Neurociências Básicas), apresentada à Universidade de Lisboa através da Faculdade de Medicina, 2009
URI: http://sibul.reitoria.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000549279
http://hdl.handle.net/10451/1145
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