Author(s): Santos, Miguel de Almeida
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/28889
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Project/scholarship: info:eu-repo/grantAgreement/FCT/3599-PPCDT/PTDC%2FNEU-OSD%2F0502%2F2012/PT;
Subject(s): Teses de mestrado - 2016; Ciências da Saúde
Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016
O desencadeamento da disfunção do metabolismo proteico nas formas esporádicas da doença de Parkinson (PD) poderá resultar do stress oxidativo mediado por espécies reactivas de oxigénio (ROS). O stress do reticulo endoplasmático (ER) pode levar à produção de ROS e ao desequilíbrio redox no ER mas a relação exacta entre o stress oxidativo e o stress do ER está pouco documentada. No entanto, sabe-se que a produção de ROS por neurotoxinas indutoras de parkinsonismo leva a uma rápida acumulação de proteínas oxidadas que por sua vez podem activar a unfolded protein response (UPR) Um potencial mecanismo de defesa celular contra a toxicidade das ROS é a indução da expressão de enzimas de destoxificação de Fase II, nomeadamente a Glutationa S-Transferase Pi (GSTP), pelo factor de transcrição Nrf2. Já demonstrámos que a administração sub-aguda de 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP) a ratinhos C57BL/6 induz a expressão da GSTP, e que a degeneração e morte de neurónios dopaminérgicos causadas pelo MPTP ocorre mais precocemente nos ratinhos knockout para a GSTP (GSTP KO) do que nos ratinhos wild type (wt). Para além disso, o nosso grupo também demonstrou que o ácido tauroursodeoxicólico (TUDCA), um ácido biliar endógeno com propriedades anti-apoptóticas e neuroprotectoras, diminui a morte celular em neurónios dopaminérgicos tratados com MPTP. Neste estudo, avaliámos os níveis de expressão de marcadores de stress do ER no córtex de ratinhos C57/BL6 wt e ratinhos GSTP KO após o tratamento com MPTP. Em paralelo, investigámos também o papel do TUDCA na redução do stress do ER. Os nossos resultados mostram que neste modelo de PD in vivo os ratinhos GSTP KO apresentam um decréscimo nos níveis de expressão de ATF6α e um aumento nos níveis de expressão de IRE1α quando comparados com os ratinho wt. Curiosamente, o efeito mais proeminente da deleção dos genes Gstp1/2 foi observado nas amostras de ratinhos tratados com MPTP, nas quais os níveis de expressão de Nrf2 se encontram reduzidos de forma significativa nos ratinhos GSTP KO quando comparadas com as amostras correspondentes de ratinhos wt. Verificámos também que o pré-tratamento com TUDCA modulou os níveis de expressão de diferentes mediadores da UPR após o insulto com MPTP. Ainda que preliminares, os resultados aqui apresentados mostram que no encéfalo de ratinho, diferentes componentes da UPR apresentam diferentes susceptibilidades ao stress oxidativo induzido pelo MPTP. Essas diferenças estão relacionadas com o genótipo dos ratinhos (wt vs GSTP KO) o que indica que a GSTP possa desempenhar um papel na manutenção do equilíbrio redox no ER.
The trigger for dysfunctional protein metabolism, in sporadic Parkinson’s disease (PD), may be oxidative stress through damage caused by reactive oxygen species (ROS). The endoplasmic reticulum (ER) stress may trigger ROS production and redox imbalance in the ER but the precise interplay between oxidative stress and ER stress in neurons has been sparsely described. However, generation of ROS by PD triggering neurotoxins leads to a rapid accumulation of oxidized proteins that can activate the unfolded protein response (UPR). One potential defence against the toxicity of ROS is the up-regulation of phase II detoxification enzymes, namely Glutathione S-Transferase Pi (GSTP), by the Nrf2 transcription factor. We have demonstrated that the sub-acute administration of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) to C57BL/6 mice induced GSTP expression and that MPTP-induced dopaminergic neuronal degeneration is an earlier event when comparing GSTP null vs wild type (wt) mice. Furthermore, our group has also shown that tauroursodeoxycholic acid (TUDCA), an endogenous bile acid with anti-apoptotic and neuroprotective properties, rescued dopaminergic neurons from MPTP-induced damage. In the present study, we evaluated the expression levels of ER stress markers in the cortex of C57/BL6 wt mice and GSTP null mice under MPTP-induced oxidative stress. In parallel, we investigated the role of TUDCA in reducing ER stress. Our results show that in this in vivo model of PD GSTP null mice exhibit a decrease in ATF6α expression levels while exhibiting an increase in IRE1α expression levels when compared to the wild type. Interestingly, the most prominent effect of Gstp1/2 deletion was observed in the MPTP-treated samples, in which Nrf2 expression levels are significantly decreased in GSTP null mice when compared to their wt counterparts. We also observed that pre-treatment with TUDCA modulated the expression levels of the different UPR mediators following the MPTP insult. Although preliminary, the results present herein show that in the mice brain, different components of the UPR display different susceptibilities to MPTP-oxidative stress. These differences relay on the mice genotype (wt vs Gstp null) indicating that GSTP may have also a role in maintaining the ER redox balance.
The studies presented in this thesis were performed within the Cellular Function and Therapeutic Targeting research group, at the Research Institute for Medicines (iMed.ULisboa), Faculty of Pharmacy, Universidade de Lisboa, under the supervision of Maria João Gama, Ph.D. and Elsa Rodrigues, Ph.D This work was supported by grant PTDC/NEU-OSD/0502/2012 from FCT
