Efeito da homocisteína sobre a expressão de proteínas relacionadas ao ciclo celular à diferenciação neural durante o desenvolvimento de Gallus domesticus

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2015.Elevados níveis do aminoácido homocisteína (Hcy) são caracterizados como uma desordem metabólica denominada - hiperhomocisteinemia, a qual está envolvida com a ocorrência de anomalias congênitas. No sistema nervoso central (SNC) especificamente, esta condição está associada ao dano ao DNA, citotoxicidade neuronal, estresse oxidativo e prejuízo na síntese de neurotransmissores. Neste estudo, foi avaliado o efeito da dose alta de Hcy sobre a expressão das proteínas do ciclo celular, diferenciação e sobrevivência neural. Adicionalmente, investigamos o efeito da Hcy sobre a ultraestrutura das células do mesencéfalo em embriões de Gallus domesticus. Para tal, os embriões foram tratados com 48 horas de incubação (E2) onde foram organizados dois grupos experimentais: controle - 50 µl salina e Hcy - 20 µmol Hcy/50 µl salina. Os embriões foram analisados em duas idades - E6 e E10. Através da técnica de imuno-histoquímica, verificou-se uma redução significativa da proliferação celular na camada ependimária do mesencéfalo nos embriões em E6. A avaliação da expressão das demais proteínas envolvidas no ciclo celular como p53, p21, ciclina E e PCNA foi realizada pela combinação das técnicas de citometria de fluxo e imuno-histoquímica. O tratamento com Hcy induziu um aumento na expressão da proteína p53, e uma diminuição na expressão das proteínas p21 e ciclina E. Para as proteínas envolvidas no processo apoptótico, como BCL2 e BAK, não foram encontradas diferenças significativas nas duas idades analisadas. Na análise da diferenciação neural encontramos um aumento significativo na expressão da proteína GFAP em E6, o que caracterizamos como um processo de resposta celular denominado gliose reativa. Porém, esta resposta foi normalizada nos embriões na idade E10. Para a análise de sobrevivência neural, houve uma redução na expressão de BDNF e GDNF nos embriões expostos à Hcy na idade de E6. Por fim, através da técnica de microscopia eletrônica de transmissão, a análise ultraestrutural das células revelou alterações relacionadas ao espaço perinuclear e a formação anômala de membrana nos embriões expostos à Hcy nas idades de E6 e E10. Os resultados demonstram que, embora a Hcy não tenha induzido anomalias congênitas aparentes no SNC, o tratamento comprometeu os processos de proliferação celular, diferenciação glial e sobrevivência neural em G. domesticus.Abstract : High levels of amino acid homocysteine (Hcy) are characterized as a metabolic disorder named hyperhomocysteinemia, which is related to the occurrence of congenital anomalies. Specifically in the nervous system (CNS), this condition is associated with DNA damage, neuronal cytotoxicity, oxidative stress and impaired neurotransmitter synthesis. This study evaluated the effect of Hcy on the expression of cell cycle proteins, neuronal differentiation and survival. Additionally we investigated the effect of Hcy on the ultrastructure of midbrain in embryos aged E6 and E10. Thus, fertilized eggs of Gallus domesticus were treated at 48 hours of incubation (E2). Two experimental groups were organized: Control - 50 µl saline and Hcy - 20 µmol Hcy/50 µl saline. Embryos were analyzed at two embryonic ages - E6 and E10. Immunohistochemistry showed a significant reduction in expression cell proliferation in the ependymal layer of the midbrain at E6. Evaluation of expression of the other proteins involved in cell cycle such as p53, p21, cyclin E and PCNA were performed by the combination of flow cytometry and immunohistochemistry Hcy treatment induced an increase in p53 expression, and a decrease in the expression of the proteins p21 and cyclin E. Proteins involved in apoptosis, as BCL2 and BAK, not showed significant differences in both ages examined. The analysis of neural differentiation found a significant increase in protein expression GFAP at E6, which characterized as a process of cellular response termed reactive gliosis, but this response was standardized at E10. The quantification of the proteins neuronal survival BDNF and GDNF were quantified by flow cytometry and a significant reduction was found in embryos exposed to Hcy at E6, and this pattern is reversed at E10. Finally, by technique of transmission electron microscopy, the ultrastructural analysis of the cells showed changes related to the perinuclear space and the anomalous formation of membrane in embryos exposed to Hcy at E6 and E10. The results demonstrated that although Hcy did not induce congenital anomalies in the CNS, the treatment impaired the cellular processes of proliferation, differentiation glial and neuronal survival in G. domesticus