Alterações imunológicas e da via mTOR no córtex embrionário e na placenta em modelo animal do transtorno do espectro autista induzido por exposição pré-natal ao ácido valproico

Abstract

O transtorno do espectro autista (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento caracterizado por déficits persistentes na comunicação e interação social, além de padrões restritos e repetitivos de comportamento. Apesar dos avanços científicos, sua etiologia ainda não foi completamente elucidada, sendo considerada multifatorial e envolvendo fatores genéticos, epigenéticos e ambientais. Entre os modelos experimentais mais amplamente utilizados para o estudo do TEA, destaca-se a exposição pré-natal ao ácido valproico (VPA), capaz de reproduzir alterações comportamentais, moleculares e neurobiológicas semelhantes às observadas no transtorno. Esta dissertação teve como primeiro objetivo realizar uma revisão sistemática da literatura para reunir e sintetizar as evidências disponíveis sobre os mecanismos de vias associadas ao VPA, contribuindo para uma melhor compreensão de seus efeitos biológicos e fornecendo uma base para futuras linhas de pesquisa. Com base nas evidências identificadas, foi desenvolvido um estudo experimental com o objetivo de analisar alterações no sistema imunológico e em vias de sinalização no córtex cerebral embrionário e na placenta no modelo animal de TEA induzido por VPA, bem como investigar o possível papel preventivo do resveratrol (RSV) nesse contexto. Para isso, foram avaliadas citocinas inflamatórias na placenta e no córtex fetal por ensaio multiplex, alterações histológicas da placenta por coloração de hematoxilina e eosina e a expressão de componentes da via de sinalização mTOR por imuno-histoquímica. A revisão sistemática demonstrou que os efeitos biológicos do VPA são fortemente dependentes da janela de exposição. Durante o desenvolvimento embrionário, predominam alterações epigenéticas decorrentes da inibição das histonas desacetilases (HDACs), desregulação das vias PI3K/AKT/mTOR e ERK, estresse oxidativo, desequilíbrio metabólico, neuroinflamação e alterações do neurodesenvolvimento. Em contrapartida, em contextos pós-natais e terapêuticos, o VPA apresenta propriedades anticonvulsivantes, imunomoduladoras e antitumorais, embora permaneça associado à hepatotoxicidade. No estudo experimental, não foram observadas alterações significativas na morfologia placentária nem nos níveis das citocinas (interleucina-2 (IL-2), interleucina-1β (IL-1β), interleucina-6 (IL-6), interleucina-17A (IL-17A) e interferon gama (INF-γ)) avaliadas na placenta e no córtex fetal. Entretanto, foi identificado aumento da expressão placentária de 4EBP1 após a exposição pré-natal ao VPA, sugerindo a modulação da via de sinalização mTOR durante o desenvolvimento fetal. Em conjunto, os resultados desta dissertação ampliam a compreensão dos mecanismos biológicos envolvidos na exposição pré-natal ao VPA e reforçam sua relevância como modelo experimental para o estudo do TEA. Além disso, destacam a via de sinalização mTOR como um potencial mecanismo envolvido nos eventos iniciais da fisiopatologia do transtorno, especialmente durante o desenvolvimento fetal. Esses achados contribuem para a identificação de potenciais mecanismos de ação do VPA e reforçam a importância da via mTOR como um alvo ix promissor para a elucidação da fisiopatologia do TEA. No entanto, estudos adicionais são necessários para aprofundar a investigação dessa via de sinalização e de seus efetores, visando esclarecer sua participação no estabelecimento das alterações observadas durante o desenvolvimento embrionário.

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by persistent deficits in social communication and interaction, accompanied by restricted and repetitive patterns of behavior. Despite considerable scientific advances, its etiology remains incompletely understood and is considered multifactorial, involving genetic, epigenetic, and environmental factors. Among the experimental models used to investigate ASD, prenatal exposure to valproic acid (VPA) is one of the most widely employed because it reproduces behavioral, molecular, and neurobiological alterations resembling those observed in the disorder. The first objective of this dissertation was to conduct a systematic review to identify and synthesize the available evidence regarding the pathophysiological mechanisms associated with VPA exposure, thereby contributing to a better understanding of its biological effects and providing a foundation for future research. Based on the evidence identified, an experimental study was conducted to investigate alterations in the immune system and signaling pathways in the embryonic cerebral cortex and placenta using a VPA-induced animal model of ASD, as well as to evaluate the potential preventive role of resveratrol (RSV) in this context. To achieve this, inflammatory cytokines were quantified in the placenta and fetal cortex using multiplex immunoassays, placental histology was assessed by hematoxylin and eosin staining, and the expression of mTOR signaling pathway components was evaluated by immunohistochemistry. The systematic review demonstrated that the biological effects of VPA are highly dependent on the developmental window of exposure. During embryonic development, VPA predominantly induces epigenetic alterations through histone deacetylase (HDAC) inhibition, dysregulation of the PI3K/AKT/mTOR and ERK signaling pathways, oxidative stress, metabolic imbalance, neuroinflammation, and impaired neurodevelopment. In contrast, in postnatal and therapeutic settings, VPA exhibits anticonvulsant, immunomodulatory, and anticancer properties, although hepatotoxicity remains an important adverse effect. In the experimental study, no significant changes were observed in placental morphology or in cytokine levels (interleukin-2 (IL-2), interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), interleukin-17A (IL-17A) and interferon gama (INF-γ)) in either the placenta or fetal cortex. However, placental 4EBP1 expression was significantly increased following prenatal VPA exposure, suggesting modulation of the mTOR signaling pathway during fetal development. Overall, the findings of this dissertation expand the current understanding of the biological mechanisms underlying prenatal VPA exposure and reinforce its relevance as an experimental model for ASD research. Furthermore, they identify the mTOR signaling pathway as a potential mechanism involved in the early pathophysiology of ASD, particularly during prenatal development. These findings contribute to the identification of potential mechanisms of VPA action and highlight the mTOR signaling pathway as a promising target for elucidating ASD pathophysiology. Nevertheless, further studies are required to investigate this signaling pathway and its downstream effectors in greater depth in order to clarify their role in the establishment of the alterations observed during embryonic development.