Publicação

Investigating striatal functions of FOXp1 in motor-sequence learning, automatisation of behaviour and social interaction

Detalhes bibliográficos
Resumo:	As desordens do desenvolvimento neuronal são condições da função cerebral que podem afetar as emoções, a capacidade de aprendizagem, a memória e o próprio controlo do sistema nervoso. Os gânglios basais constituem o grupo de núcleos subcorticais primariamente responsáveis pelo controlo motor, pela aprendizagem motora, por executar funções e comportamentos e ainda pelas emoções. Disrupções nesta região do cérebro conduzem a várias desordens no movimento e na actividade neuronal. As desordens do espectro do autismo, um dos exemplos mais comuns de doenças do desenvolvimento neuronal, exibem fenotipicamente uma função intelectual, motora e comportamental alterada. A sua prevalência global tem aumentado substancialmente (estima-se que 10 em cada 1000 indivíduos sejam afetados mundialmente), o que tem enfatizado a urgência do estudo deste problema de saúde global. Em Portugal, embora inferior à mundial, a prevalência global da doença é de 0,92 em cada 1000 crianças em idade escolar. Algumas diferenças regionais são encontradas nos Açores, onde a prevalência é de 1,56 em cada 1000 crianças em idade escolar. O estudo destas doenças emergentes é relevante não só ao nível de um possível diagnóstico cada vez mais precoce como ao nível do desenvolvimento de novos tratamentos, mais dirigidos e personalizados, que permitam aumentar a qualidade de vida dos doentes e a diminuição do custo destas patologias, tanto para a família como para a sociedade. As doenças do espetro do autismo têm uma forte componente genética, com múltiplos genes envolvidos. Embora alguns casos raros de um único gene envolvido estejam já descritos, a hipótese da interação de diferentes proteínas parece ser a melhor aceite. Mutações no fator de transcrição da família de proteínas de ligação ao DNA, também conhecidas por proteínas forkhead box, bem como alterações nos padrões de expressão do gene Foxp1, têm sido associadas às doenças do espetro do autismo, nomeadamente na regulação da excitabilidade dos neurónios espinhosos médios, a défices na vocalização ultrassónica e a outras patologias que afetam a capacidade intelectual. Todas as funções que as proteínas desempenham no cérebro continuam ainda por desvendar. Sabe-se, no entanto, que esta família de proteínas está associada a vários processos cruciais no desenvolvimento e diferenciação (fatores de transcrição Foxp1, Foxp2 e Foxp4), bem como a processos envolvidos no sistema imunitário (fator de transcrição Foxp3). A proteína FOXP1 é altamente expressa em três regiões do cérebro humano e de roedores: córtex, hipocampo e estriado. O gene Foxp1 é regulado pelo gene Foxp2, também membro da subfamília de proteínas forkhead box e associado a défices cognitivos na linguagem e no discurso. É conhecida a interação entre os dois genes em processos biológicos e o seu fenótipo comum, evidenciado essencialmente ao nível de défices na expressão da linguagem. Ambos são expressos a partir do dia embrionário 12,5, permanecendo durante a fase adulta. Para compreender as funções do gene Foxp1 no estriado, uma região dos gânglios basais que está implicada na aprendizagem da sequência motora e na automatização do movimento (zona dorsal do estriado) e no comportamento social (zona ventral do estriado), foi realizada uma abordagem de supressão do gene especificamente no estriado. Foram realizadas abordagens de imunohistoquímica e western blot para visualização da expressão das proteínas ao nível celular e para a sua quantificação proteica, respetivamente. A linha de ratinho criada foi submetida a diferentes tarefas comportamentais, permitindo observar as microestruturas envolvidas no comportamento animal in vivo, tanto ao nível do movimento como do processo de socialização. A abordagem histológica confirmou a criação de um modelo de ratinho com diminuição da expressão do gene Foxp1 no estriado, que é viável e revela um normal desenvolvimento. A avaliação da coordenação motora, do balanço e a avaliação da capacidade de aprendizagem da sequência motora mostraram que não existe défice ao nível da função motora quando a expressão do gene é reduzida. A linha de ratinho criada também revelou uma capacidade de aprendizagem e performance da sequência motora normal. O comportamento social foi estudado, tanto ao nível do processo de socialização como ao nível da preferência pela novidade social após um primeiro contacto com um indivíduo conhecido. O modelo animal não evidenciou diferenças significativas nestas abordagens. Apesar da deleção na região dorsal do estriado ter sido quase completa, o que fortalece os resultados obtidos no que concerne à função motora, a deleção foi apenas substancial na região ventral do estriado, o que não permite concluir com este modelo acerca da relação da perda de função da proteína e o comportamento social. De modo a avaliar uma possível interação entre os genes Foxp1 e Foxp2, uma nova linha transgénica de ratinho foi criada, na qual foi introduzida uma disrupção global de ambos os fatores de transcrição. Este novo modelo revelou interessantes défices ao nível da função motora, apesar do seu desenvolvimento ser normal até aos 21 dias de idade. Apesar destes resultados serem consistentes com uma possível cooperação funcional de Foxp1 e Foxp2 na aprendizagem da capacidade motora, não é possível eliminar a hipótese deste procedimento poder estar a ser influenciado por duas vias que independentemente contribuem para o processo. A abordagem com o modelo biológico na qual o gene Foxp1 está especificamente suprimido no estriado permitiu observar características interessantes mas estudos futuros poderão ser conduzidos com outros modelos e com a utilização de diferentes tarefas comportamentais como, por exemplo, a utilização da nova linha de ratinho com a disrupção global de Foxp1 e Foxp2 em tarefas de comportamento mais específicas para o processo de interação de diferentes entidades sociais, ou mesmo a supressão localizada do gene Foxp1 em regiões específicas do estriado de ratinhos adultos, com recurso a técnicas de injeção viral.
Autores principais:	Gomes, Sandra Filipa Ferreira
Assunto:	Desordens do desenvolvimento neuronal Desordens do espetro do autismo Gene Foxp1 Estriado Teses de mestrado - 2017
Ano:	2017
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	As desordens do desenvolvimento neuronal são condições da função cerebral que podem afetar as emoções, a capacidade de aprendizagem, a memória e o próprio controlo do sistema nervoso. Os gânglios basais constituem o grupo de núcleos subcorticais primariamente responsáveis pelo controlo motor, pela aprendizagem motora, por executar funções e comportamentos e ainda pelas emoções. Disrupções nesta região do cérebro conduzem a várias desordens no movimento e na actividade neuronal. As desordens do espectro do autismo, um dos exemplos mais comuns de doenças do desenvolvimento neuronal, exibem fenotipicamente uma função intelectual, motora e comportamental alterada. A sua prevalência global tem aumentado substancialmente (estima-se que 10 em cada 1000 indivíduos sejam afetados mundialmente), o que tem enfatizado a urgência do estudo deste problema de saúde global. Em Portugal, embora inferior à mundial, a prevalência global da doença é de 0,92 em cada 1000 crianças em idade escolar. Algumas diferenças regionais são encontradas nos Açores, onde a prevalência é de 1,56 em cada 1000 crianças em idade escolar. O estudo destas doenças emergentes é relevante não só ao nível de um possível diagnóstico cada vez mais precoce como ao nível do desenvolvimento de novos tratamentos, mais dirigidos e personalizados, que permitam aumentar a qualidade de vida dos doentes e a diminuição do custo destas patologias, tanto para a família como para a sociedade. As doenças do espetro do autismo têm uma forte componente genética, com múltiplos genes envolvidos. Embora alguns casos raros de um único gene envolvido estejam já descritos, a hipótese da interação de diferentes proteínas parece ser a melhor aceite. Mutações no fator de transcrição da família de proteínas de ligação ao DNA, também conhecidas por proteínas forkhead box, bem como alterações nos padrões de expressão do gene Foxp1, têm sido associadas às doenças do espetro do autismo, nomeadamente na regulação da excitabilidade dos neurónios espinhosos médios, a défices na vocalização ultrassónica e a outras patologias que afetam a capacidade intelectual. Todas as funções que as proteínas desempenham no cérebro continuam ainda por desvendar. Sabe-se, no entanto, que esta família de proteínas está associada a vários processos cruciais no desenvolvimento e diferenciação (fatores de transcrição Foxp1, Foxp2 e Foxp4), bem como a processos envolvidos no sistema imunitário (fator de transcrição Foxp3). A proteína FOXP1 é altamente expressa em três regiões do cérebro humano e de roedores: córtex, hipocampo e estriado. O gene Foxp1 é regulado pelo gene Foxp2, também membro da subfamília de proteínas forkhead box e associado a défices cognitivos na linguagem e no discurso. É conhecida a interação entre os dois genes em processos biológicos e o seu fenótipo comum, evidenciado essencialmente ao nível de défices na expressão da linguagem. Ambos são expressos a partir do dia embrionário 12,5, permanecendo durante a fase adulta. Para compreender as funções do gene Foxp1 no estriado, uma região dos gânglios basais que está implicada na aprendizagem da sequência motora e na automatização do movimento (zona dorsal do estriado) e no comportamento social (zona ventral do estriado), foi realizada uma abordagem de supressão do gene especificamente no estriado. Foram realizadas abordagens de imunohistoquímica e western blot para visualização da expressão das proteínas ao nível celular e para a sua quantificação proteica, respetivamente. A linha de ratinho criada foi submetida a diferentes tarefas comportamentais, permitindo observar as microestruturas envolvidas no comportamento animal in vivo, tanto ao nível do movimento como do processo de socialização. A abordagem histológica confirmou a criação de um modelo de ratinho com diminuição da expressão do gene Foxp1 no estriado, que é viável e revela um normal desenvolvimento. A avaliação da coordenação motora, do balanço e a avaliação da capacidade de aprendizagem da sequência motora mostraram que não existe défice ao nível da função motora quando a expressão do gene é reduzida. A linha de ratinho criada também revelou uma capacidade de aprendizagem e performance da sequência motora normal. O comportamento social foi estudado, tanto ao nível do processo de socialização como ao nível da preferência pela novidade social após um primeiro contacto com um indivíduo conhecido. O modelo animal não evidenciou diferenças significativas nestas abordagens. Apesar da deleção na região dorsal do estriado ter sido quase completa, o que fortalece os resultados obtidos no que concerne à função motora, a deleção foi apenas substancial na região ventral do estriado, o que não permite concluir com este modelo acerca da relação da perda de função da proteína e o comportamento social. De modo a avaliar uma possível interação entre os genes Foxp1 e Foxp2, uma nova linha transgénica de ratinho foi criada, na qual foi introduzida uma disrupção global de ambos os fatores de transcrição. Este novo modelo revelou interessantes défices ao nível da função motora, apesar do seu desenvolvimento ser normal até aos 21 dias de idade. Apesar destes resultados serem consistentes com uma possível cooperação funcional de Foxp1 e Foxp2 na aprendizagem da capacidade motora, não é possível eliminar a hipótese deste procedimento poder estar a ser influenciado por duas vias que independentemente contribuem para o processo. A abordagem com o modelo biológico na qual o gene Foxp1 está especificamente suprimido no estriado permitiu observar características interessantes mas estudos futuros poderão ser conduzidos com outros modelos e com a utilização de diferentes tarefas comportamentais como, por exemplo, a utilização da nova linha de ratinho com a disrupção global de Foxp1 e Foxp2 em tarefas de comportamento mais específicas para o processo de interação de diferentes entidades sociais, ou mesmo a supressão localizada do gene Foxp1 em regiões específicas do estriado de ratinhos adultos, com recurso a técnicas de injeção viral.