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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10451/2477

Título: Molecular mechanisms of microglia reactivity to bilirubin : evaluation of potential neurological effects
Autor: Silva, Sandra Isabel Leitão da, 1984-
Orientador: Brites, Dora, 1951-
Silva, Rui Fernando Marques da, 1961-
Palavras-chave: Biologia celular
Biologia molecular
Astrócitos
Hiperbilirrubinémia
Inflamação
Micróglia
Neurónios
Tese de doutoramento - 2010
Issue Date: 2010
Resumo: Microglia are active sensors in the brain that rapidly engage adequate functional activity states in response to injury to restore homeostasis. During the neonatal period, the brain is more vulnerable to several injury conditions such as the one induced by hyperbilirubinemia, a common situation observed in the newborn, where excessive levels of unconjugated bilirubin (UCB) can reach and damage the brain. Although UCB-induced neuronal and astrocytic toxicity have already been approached, the role of microglia in this condition remains unclear. Thus, this thesis intended to investigate microglial reactivity to UCB and to characterize the intervention of other brain cells in the modulation of their response. Isolated microglial cells showed to acquire a phagocytic phenotype upon UCB exposure that preceded the release of pro-inflammatory cytokines. This release showed to involve activation of upstream signalling pathways such as mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor-κB (NF-κB). We next investigated whether and how the microenvironment influenced microglial response to UCB. Our findings revealed that soluble factors released by UCB-stimulated astrocytes refrained microglial activation while neuron-microglia interaction, evaluated using conditioned media and mixed culture models, signalled microglial clearance functions but also enhanced its inflammatory potential, ultimately leading to microglia demise. Finally, we evaluated microglial neuroprotective or neurotoxic effects in a cell-to-cell concerted action in response to UCB. Microglia revealed to participate in glutamate homeostasis, and to induce the release of this neurotransmitter and of nitric oxide (NO) in UCB-treated organotypiccultured hippocampal slices, molecules that showed to be key players in UCB-induced neurotoxicity. Moreover, our results point to interleukin (IL)-10 and glycoursodeoxycholic acid (GUDCA) as promising therapies in neonatal hyperbilirubinemia. In conclusion, microglia displays a dual activation profile in response to UCB stimulation which is tailored by the influence of neighbouring cells. Collectively, these data contribute for the understanding of microglia’s role in hyperbilirubinemia and reinforce their remarkable functional plasticity.
As células da micróglia são sensores activos de dano no cérebro e rapidamente adquirem estados funcionais de activação adequados à restauração da homeostase. Durante o período neonatal o cérebro está mais vulnerável a certas lesões tais como as induzidas pela hiperbilirrubinémia, uma condição comum no recém-nascido, na qual níveis excessivos de bilirrubina não conjugada (BNC) podem atingir e lesar o cérebro. A toxicidade desencadeada pela BNC em neurónios e astrócitos já foi alvo de estudos prévios, no entanto o papel da micróglia nesta condição ainda não está completamente esclarecido. Assim, foi objectivo desta tese investigar a reactividade da micróglia à BNC e caracterizar a intervenção das restantes células do cérebro na modulação da sua resposta. As células de micróglia isoladas reagem à exposição à BNC pela aquisição de um fenótipo fagocítico que precede a libertação de citocinas pró-inflamatórias. Esta libertação parece envolver a activação a montante de vias de sinalização tais como as cinases proteicas activadas por mitogénios (mitogen-activated protein kinases, MAPKs) e o factor nuclear-κB (nuclear factor-κB, NF-κB). Em seguida investigámos a influência do micro-ambiente celular na resposta da micróglia desencadeada pela BNC. Verificámos então que astrócitos expostos à BNC libertam factores solúveis que contêm a activação da micróglia. Por outro lado, a interacção entre neurónios e micróglia, avaliada através do modelo dos meios condicionados e do das culturas mistas, parece sinalizar a micróglia a empreender funções de eliminação de restos celulares, ao mesmo tempo que aumenta o potencial inflamatório desta célula levando, em última análise, à degeneração celular. Por fim, estudámos os efeitos neuroprotectores ou neurotóxicos da micróglia face à BNC num modelo onde as interacções celulares são preservadas. Os resultados obtidos em culturas organotípicas de fatias de hipocampo revelam a participação das células da micróglia na homeostase do glutamato para além de libertarem este neurotransmissor em conjunto com o óxido nítrico (nitric oxide, NO). Os dados obtidos demonstram ainda que o glutamato e o NO são peças chave na neurotoxicidade provocada pela BNC. Por fim, a interleucina-10 e o ácido glicoursodesoxicólico (AGUDC) salientam-se como promissores agentes terapêuticos na hiperbilirrubinémia neonatal. Em conclusão, a micróglia apresenta um duplo perfil de activação em resposta à BNC que é modulaado pela influência das células adjacentes. Em conjunto, estes dados contribuem para uma melhor clarificação do papel da micróglia na hiperbilirrubinémia e corroboram a sua notável plasticidade funcional.
Descrição: Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2010
URI: http://hdl.handle.net/10451/2477
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