A inibição de ROCK e PTEN promove neurogênese e neuritogênese via PI3K/AKT em modelos 2D e 3D de células neurais: uma potencial estratégia terapêutica para a doença de Alzheimer (2023)
- Authors:
- Autor USP: MOREIRA, NATALIA CHERMONT DOS SANTOS - FMRP
- Unidade: FMRP
- Sigla do Departamento: RGE
- DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-10102023-104605
- Subjects: DOENÇAS NEUROMUSCULARES; DOENÇA DE ALZHEIMER; ACETILCOLINA
- Keywords: Acetylcholinesterase inhibitors; Alvos moleculares; Doenças neurodegenerativas; Inibidores de acetilcolinesterase; Molecular targets; Neuritogênese; Neuritogenesis; Neurodegenerative diseases; Neurodiferenciação; Neurodifferentiation; Neurogênese; Neurogenesis; PI3K/AKT pathway; Via PI3K/AKT
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa progressiva e complexa, sendo que a terapia para os pacientes com essa doença se baseia na utilização de inibidores da enzima acetilcolinesterase (AChEIs), uma das principais classes de medicamentos. No entanto, existe ainda um imenso desafio quanto ao desenvolvimento de compostos eficazes e dotados de baixa citotoxicidade e de efeitos colaterais para os pacientes. Nesse sentido, a ativação via PI3K/AKT tem sido considerada uma estratégia promissora para promover efeitos neuroprotetores. Essa via molecular é uma importante cascata de sinalização capaz de causar um impacto funcional significativo nos neurônios. Segundo a literatura, a proteína PTEN apresenta um papel importante na regulação negativa da via PI3K/AKT, provavelmente contribuindo como um evento patológico na DA, sendo que PTEN é regulado positivamente por ROCK. Há evidências de que os efeitos da inibição da PTEN e ROCK causaram um aumento na diferenciação e sobrevivência neuronal em modelos experimentais estudados, indicando que essas proteínas podem constituir possíveis alvos de intervenção molecular a serem investigados no tratamento de doenças neurodegenerativas. Assim, a hipótese do presente trabalho é que um novo composto AChEI, TA8Amino, poderia atuar na inibição da AChE e da proteína ROCK2, resultando na inativação de PTEN e, consequentemente, na ativação da sinalização PI3K/AKT, promovendo a neurodiferenciação e neuritogênese em células da linhagem SH-SY5Y, utilizada como modelo experimental. Além disso, uma outra hipótese testada foi que a modulação direta de PTEN ou de ROCK poderia promover neuroproteção e a neurogênese, por meio da ativação da via de sinalização AKT. Portanto, o objetivo consistiu em caracterizar o potencial terapêutico do novo composto TA8Amino na indução da neurodiferenciação em célulasSH-SY5Y. Além disso, um outro objetivo foi elucidar os mecanismos moleculares envolvidos na indução de neurogênese e neuritogênese pela ativação da sinalização PI3K/AKT, utilizando estratégias de inibição de PTEN (knockdown por siRNA) e dos inibidores farmacológicos Y-27632 (inibidor de ROCK) e LY294002 (inibidor de PI3K/AKT) em modelos 2D e 3D de células neurais. Inicialmente, foram avaliados os efeitos do tratamento com AChEIs (TA8Amino, donepezila e tacrina) nas células SH-SY5Y indiferenciadas e neurodiferenciadas. TA8Amino foi capaz de inibir a AChE em concentrações não citotóxicas após 24 h, sendo que após 7 dias de diferenciação neuronal, TA8Amino e donepezila aumentaram as porcentagens de células neurodiferenciadas, bem como o comprimento dos neuritos; a diferenciação neuronal foi confirmada pela expressão da proteína β-III-tubulina e MAP2. Foi demonstrado que o composto TA8Amino induziu a ativação da sinalização PTEN/AKT. Por meio de um estudo in silico, foi estimado que TA8Amino pode se ligar de forma estável ao sítio ativo da proteína ROCK2. Experimentos in vitro em células SH-SY5Y demonstraram que o tratamento com TA8Amino reduziu significativamente a expressão da proteína ROCK2, em contraste com donepezila e tacrina. Portanto, esses resultados fornecem informações importantes sobre o mecanismo subjacente à ação de TA8Amino, com relação às atividades de múltiplos alvos. Uma vez demonstrado no presente estudo que a sinalização ROCK/PTEN/AKT se mostra relevante, implicada nos mecanismos de neurogênese, na sequência, foram avaliados os efeitos da inibição de ROCK pelo composto Y-27632 nas células SH-SY5Y; os resultados indicaram que ROCK promoveu o crescimento de neuritos e a diferenciação neuronal no modelo de neuroblastoma humano (SH-SY5Y). Adicionalmente, as células SH-SY5Y foram submetidas à inibição de PTEN por siRNAseguindo vários ensaios para estudar a indução da neurogênese e da neuritogênese em diferentes tempos de análise. Foi também avaliada a expressão das principais proteínas chaves da via PI3K/AKT. A inibição de PTEN aumentou o comprimento dos neuritos e reduziu o tamanho citoplasmático, indicando a indução da diferenciação neuronal nas células SH-SY5Y, na ausência de indução de alterações nas taxas de proliferação e na cinética do ciclo celular. As análises de expressão proteica dos principais componentes da via AKT/GSK3-β/Tau mostraram que a inibição da PTEN foi capaz de modular seus níveis de expressão, levando a uma redução na fosforilação da Tau. Foi também demonstrado que o inibidor de PI3K (LY492002) previne a diferenciação neuronal induzida pela inibição de PTEN. Na próxima etapa, foi testada se a inibição de PTEN resultaria nos mesmos efeitos em culturas 2D e 3D de neurônios diferenciados de células progenitoras neurais humanas, derivadas de iPSCs (induced-pluripotent stem cells), oriundas de individuo não afetado. A caracterização da diferenciação neural das células NPCs 2D e 3D indicou a viabilidade de obtenção de neurônios maduros e neuritos alongados e densos. Aplicou-se também um ensaio de neuroproteção visando avaliar os efeitos da inibição de PTEN frente aos danos neurotóxicos induzidos pelo ácido ocadáico; a inibição de PTEN promoveu a recuperação da viabilidade neuronal, bem como o crescimento de neuritos após a indução de danos em ambos os modelos 2D e 3D de neurônios diferenciados de NPCs. Em conjunto, de forma geral, os dados do presente trabalho são interessantes e fornecem informações importantes sobre o mecanismo de ação do composto TA8Amino relacionada à sua atuação simultânea em dois diferentes alvos (ROCK e PTEN); a pesquisa sobre a inibição destes mostrou dados interessantes sobre o impactoda mesma, fornecendo suporte ao potencial de ambos como alvos moleculares terapêuticos por meio da via PI3K/AKT, com consequente aumento da neurogênese e da neuritogênese, além de efeitos neuroprotetores contra danos neurotóxicos induzidos. Tais informações abrem novas perspectivas de investigação com relação a novas modalidades de tratamentos mais eficazes para pacientes com doenças neurodegenerativas, baseadas na indução de neurogênese e neuritogênese, por meio de estratégias em nível molecular
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- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2023
- Data da defesa: 16.06.2023
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ABNT
MOREIRA, Natália Chermont dos Santos. A inibição de ROCK e PTEN promove neurogênese e neuritogênese via PI3K/AKT em modelos 2D e 3D de células neurais: uma potencial estratégia terapêutica para a doença de Alzheimer. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-10102023-104605/. Acesso em: 10 jun. 2024. -
APA
Moreira, N. C. dos S. (2023). A inibição de ROCK e PTEN promove neurogênese e neuritogênese via PI3K/AKT em modelos 2D e 3D de células neurais: uma potencial estratégia terapêutica para a doença de Alzheimer (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-10102023-104605/ -
NLM
Moreira NC dos S. A inibição de ROCK e PTEN promove neurogênese e neuritogênese via PI3K/AKT em modelos 2D e 3D de células neurais: uma potencial estratégia terapêutica para a doença de Alzheimer [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-10102023-104605/ -
Vancouver
Moreira NC dos S. A inibição de ROCK e PTEN promove neurogênese e neuritogênese via PI3K/AKT em modelos 2D e 3D de células neurais: uma potencial estratégia terapêutica para a doença de Alzheimer [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-10102023-104605/ - Diferenciação neuronal e efeito neuroprotetor de novas moléculas híbridas inibidoras de acetilcolinesterase em modelo SH-SY5Y
- Acetylcholinesterase inhibitory activity, anti-inflammatory, and neuroprotective potential of Hippeastrum psittacinum (Ker Gawl.) herb (Amaryllidaceae)
- Citotoxicidade e genotoxicidade de fibroblasto gengival humano tratado com extratos de cimentos endodônticos incorporados com vanadato de prata
- Oxidative stress, DNA damage, and transcriptional expression of DNA repair and stress response genes in diabetes mellitus
- Mechanisms underlying the pathophysiology of type 2 diabetes: from risk factors to oxidative stress, metabolic dysfunction, and hyperglycemia
- Neuroprotective effect of acetylcholinesterase inhibitors in response to oxidative stress in neuronal SH-SY5Y cell line
- Cytotoxicity, genotoxicity and apoptosis of human gingival fibroblast treated with extracts of endodontic sealers incorporated with silver vanadate
- Genotoxicity and apoptosis of human gingival fibroblast treated with extracts of endodontic sealers incorporated with silver vanadate
- Novel hybrid acetylcholinesterase inhibitors induce differentiation and neuritogenesis in neuronal cells in vitro through activation of the AKT pathway
- Estudo do potencial efeito neuroprotetor de inibidores de acetilcolinesterase em resposta ao estresse oxidativo induzido pelo peróxido de hidrogênio em linhagem neuronal SH-SY5Y
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-10102023-104605 (Fonte: oaDOI API)
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