Alterações em componentes inibitórios ao longo do neurodesenvolvimento : efeitos preventivos do resveratrol em modelo animal de TEA

Abstract

O transtorno do espectro autista (TEA) é uma desordem multifatorial complexa cuja fisiopatologia ainda não é completamente compreendida. Entretanto, algumas características, como as alterações nos componentes inibitórios encefálicos, se evidenciam nessa desordem. Dentre os principais fatores de risco ambientais para o TEA se destaca a exposição ao ácido valproico (VPA) durante a gestação, de forma que se utilizou o modelo animal baseado nessa abordagem para a obtenção dos dados experimentais. No Capítulo I, realizou-se um compilado de dados da literatura sobre o papel de fatores de transcrição (FTs) em diferentes desordens do neurodesenvolvimento; além disso, foram feitas análises, utilizando ferramentas de bioinformática, dos principais locais de expressão, bem como dos momentos de pico de expressão e das possíveis rotas de interação entre os FTs, incluindo os possíveis prejuízos induzidos pelo VPA. Essa análise contribuiu para a identificação de diversas hipóteses que poderiam estar associadas com danos observados na vida pós-natal. Sabendo-se que o VPA possui características pró-inflamatórias e pró-oxidantes, o resveratrol (RSV), polifenol com características anti-inflamatórias, antioxidantes e neuroprotetoras, surge como uma estratégia interessante de contraposição dessas características, viabilizando um estudo importante de vias envolvidas no TEA. No Capítulo II, foi possível observar que o VPA induziu vastas alterações na composição neuronal do córtex pré-frontal medial (CPFm) e, em menor escala, no hipocampo (HC), além de reduzir a expressão de receptor GABAA e das proteínas sinápticas neuroliguina-2 e gefirina. O tratamento com RSV foi capaz de prevenir, de forma geral, as alterações em neurônios totais e interneurônios GABAérgicos (IGs) no CPFm, porém não no HC. Além disso, o RSV também teve um efeito similar ao VPA na expressão de proteínas sinápticas no CPFm. Análises de bancos de dados de modelos animais em idade embrionária ressaltam alterações na maquinaria transcricional, metabolismo de carboidratos, metabolismo mitocondrial e ciclo celular, via da WNT, via da NOTCH e outros, sugerindo, junto ao Capítulo I, hipóteses referentes às ações do VPA e do RSV. No Capítulo III, foi observada uma expansão do dano hipocampal induzida pela exposição ao VPA, com descontinuidade do giro denteado e descompactação de CA1, além de alterações disseminadas na composição neuronal em todas as sub-regiões do HC. O RSV preveniu a alteração morfológica, além de equilibrar diversos parâmetros associados a IGs e neurônios totais. A exposição ao VPA induziu alterações na expressão de PTEN, AKT e CK2, não prevenidas por RSV. A partir destes dados, conclui-se que a exposição ao VPA pode desencadear alterações em etapas iniciais do desenvolvimento embrionário, com consequentes alterações pós-natais. Em animais jovens, foram observadas alterações em IGs, sinapses e receptor GABAA. Em animais adultos, o HC se destaca como uma região fortemente alterada, indicando um provável agravamento ao longo da vida. É provável que a ação preventiva do RSV ocorra por oposição ao VPA em vias de regulação da transcrição, metabolismo e outras, conforme apontam os Capítulos I e II. Dessa forma, observa-se que uma intervenção precoce é capaz de mudar o panorama de evolução da desordem, abrindo horizontes para estudos de novas abordagens no TEA.

Autism spectrum disorder (ASD) is a complex multifactorial disorder whose pathophysiology is not yet fully understood. However, some characteristics, such as changes in brain inhibitory components, emerge in this disorder. Among the main environmental risk factors for ASD, exposure to valproic acid (VPA) during pregnancy stands out, so the animal model based on this approach was used to obtain the experimental data. In Chapter I, a compilation of data from the literature on the role of transcription factors (TFs) in different neurodevelopmental disorders was carried out, in addition, analyzes were conducted, using bioinformatics tools, of the main sites of expression, as well as the moments of peak expression and possible routes of interaction among TFs, including possible damage induced by VPA. This analysis contributed to the identification of several hypotheses that could be associated with the damage observed in postnatal life. Knowing that VPA has pro-inflammatory and pro-oxidant characteristics, resveratrol (RSV), a polyphenol with anti-inflammatory, antioxidant, and neuroprotective characteristics, appears as an interesting strategy to counteract these characteristics, enabling an important study of the pathways involved in ASD. In Chapter II, it was possible to observe that VPA induced vast changes in the neuronal composition of the medial prefrontal cortex (mPFC) and, to a lesser extent, in the hippocampus (HC), in addition to reducing the expression of GABAA receptor and synaptic proteins neuroligin-2 and gephyrin. Treatment with RSV was able to generally prevent changes in total neurons and GABAergic interneurons (GIs) in mPFC, but not in the HC. Furthermore, RSV also had a similar effect to VPA on the expression of synaptic proteins in the mPFC. Database analyzes of animal models at embryonic age highlight changes in transcriptional machinery, carbohydrate metabolism, mitochondrial metabolism, cell cycle, WNT pathway, NOTCH pathway, and others, suggesting, together with Chapter I, hypotheses regarding the actions of VPA and the RSV. In Chapter III, an expansion of the hippocampal damage induced by exposure to VPA was observed, with discontinuity of the dentate gyrus and decompaction of the CA1, in addition to widespread changes in neuronal composition in all HC subregions. RSV prevented the morphological change, in addition to balancing several parameters associated with IGs and total neurons. Exposure to VPA induced changes in the expression of PTEN, AKT and CK2, not prevented by RSV. From these data, it is concluded that exposure to VPA can trigger changes in early stages of embryonic development, with consequent postnatal changes. In young animals, changes were observed in GIs, synapses, and GABAA receptor. In adult animals, the HC stands out as a strongly altered region, indicating a probable worsening throughout life. It is likely that the preventive action of RSV occurs in opposition to VPA in transcriptional, metabolic, and other regulatory pathways, as indicated in Chapters I and II. In this way, it is observed that an early intervention can change the course of the disorder, opening horizons for studies of new approaches in ASD.