Investigação dos efeitos do ácido propiônico sobre a bioenergética e estresse oxidativo celular em uma linhagem oligodendrocitária humana

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Januário, Fagner Sant'ana
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
ERROS INATOS DO METABOLISMO
ACIDEMIA PROPIÔNICA
NEURODEGENERAÇÃO
CULTURA DE CÉLULAS
INBORN ERRORS OF METABOLISM
PROPIONIC ACIDEMIA
NEURODEGENERATION
CELL CULTURE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOSSISTEMAS - UFABC
Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=125882
Resumo: Orientador: Prof. Dr. César Augusto João Ribeiro
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spelling Investigação dos efeitos do ácido propiônico sobre a bioenergética e estresse oxidativo celular em uma linhagem oligodendrocitária humanaERROS INATOS DO METABOLISMOACIDEMIA PROPIÔNICANEURODEGENERAÇÃOCULTURA DE CÉLULASINBORN ERRORS OF METABOLISMPROPIONIC ACIDEMIANEURODEGENERATIONCELL CULTUREPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOSSISTEMAS - UFABCOrientador: Prof. Dr. César Augusto João RibeiroDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, São Bernardo do Campo, 2023.A acidemia propiônica é um dos distúrbios metabólicos de herança autossômica recessiva mais prevalentes, com uma incidência estimada nos recém-nascidos em 1:50.000. Ela é causada por uma deficiência na atividade da enzima propionil-CoA carboxilase. Esta inibição enzimática leva ao acúmulo de propionil-CoA e dos metabólitos ácido propiônico (PA), ácido 3-hidroxipropiônico, ácido metilcítrico e propionilglicina; bem como amônia e lactato, nos tecidos e fluídos corporais dos pacientes, especialmente durante crises metabólicas. Destaca-se que os achados neuropatológicos presentes nos pacientes afetados incluem desmielinizacão com atrofia cerebral. Assim, o presente estudo investigou os efeitos do PA em linhagem de células oligodendrocitárias humanas, uma vez que os oligodendrócitos são responsáveis pela formação da bainha de mielina no sistema nervoso central (SNC) e os pacientes apresentam marcada desmielinização. Para tanto, células da linhagem MO3.13, cultivadas em DMEM (contendo 5,5 mM de glicose e 10% de soro fetal bovino), foram expostas ao PA em concentrações variando de 0,1 à 10,0 mM, enquanto o grupo controle não continha o ácido, por diferentes intervalos de tempo (6 à 72 horas). Ao término dos tempos de exposição, foram avaliadas a viabilidade metabólica, morfologia celular, consumo de glicose, conteúdo do antioxidante GSH e produção de espécies reativas com a sonda diacetato de diclorofluoresceína (DCF DA). Os resultados demonstraram que o PA reduziu significativamente a viabilidade metabólica após 12, 24, 48 e 72 horas de exposição. Observou-se também alteração na morfologia celular após exposição ao PA por 24 e 48 horas, nas concentrações de 5 e 10 mM. Um aumento significativo na liberação da enzima lactato desidrogenase no meio de cultura também foi observado, sugerindo que o PA compromete a integridade da membrana celular. A exposição das células ao PA por 6 horas não modificou o consumo de glicose. No entanto, observou-se um aumento significativo deste parâmetro nas células expostas ao PA por 12 horas. Observou-se também uma redução significativa no conteúdo intracelular do antioxidante GSH após 12 horas de exposição ao PA, sem terem sido observadas alterações nos tempos de 6, 24 e 48 horas. Além disso, não foram encontradas alterações significativas na oxidação do DCF-DA nas células expostas ao PA por 24 e 48 horas. Foi também avaliada a capacidade dos compostos bezafibrato (200 nM) e melatonina (1 µM e 1 mM) de prevenir ou reverter os efeitos tóxicos do PA sobre a viabilidade metabólica. No entanto, nenhum efeito protetor foi observado. Finalmente, foram também estudados os efeitos do PA sobre a viabilidade metabólica em linhagem de células neuroblastoma SH-SY5Y não-diferenciadas e diferenciadas com ácido retinóico. Observou-se que o PA também reduziu significativamente a viabilidade das células SH-SY5Y. Este estudo demonstrou pela primeira vez os efeitos deletérios in vitro do PA sobre a viabilidade metabólica e o conteúdo do antioxidante GSH em oligodendrócitos humanos, sugerindo que o acúmulo deste metabólito pode estar relacionado com as alterações na substância branca observada nos pacientes. Além disso, como a acidemia propiônica é uma doença do desenvolvimento, defeitos precoces de maturação e mielinização podem esclarecer ainda mais sua fisiopatologia; especialmente nos períodos neonatal e na primeira infância.Propionic acidemia is one of the most prevalent autosomal recessive metabolic disorders, with an estimated incidence of 1 in 50.000 newborns, caused by a deficiency in the activity of the enzyme propionyl-CoA carboxylase. Enzyme blockade leads to accumulation of propionyl-CoA and the metabolites propionic acid (PA), 3- hydroxypropionic acid, methylcitric acid, and propionylglycine, as well as ammonia and lactate, in patient tissues and body fluids, especially during metabolic crises. It should be emphasized that the neuropathological findings present in affected patients include demyelination with cerebral atrophy and abnormalities of the putamen and caudate nuclei. Thus, the present study investigated the effects of PA on a human oligodendrocyte cell lineage, since oligodendrocytes are responsible for the formation of the myelin sheath in the central nervous system (CNS) and patients present marked demyelination. For that, cells of the MO3.13 lineage, cultivated in DMEM (containing 5.5 mM glucose supplemented with 10% fetal bovine serum), were exposed to PA in concentrations ranging from 0.1 to 10.0 mM, whereas the control group did not contain the acid, for different time intervals (6 to 72 hours). At the end of the exposure times, metabolic viability, cell morphology, glucose consumption, GSH antioxidant content and the production of reactive species with the dichlorofluorescein diacetate probe (DCF-DA) were evaluated. The results showed that PA significantly reduced metabolic viability after 12, 24, 48 and 72 hours of exposure. Changes in cell morphology were also observed after exposure to PA for 24 and 48 hours at concentrations of 5 and 10 mM. A significant increase in the release of the enzyme lactate dehydrogenase into the culture medium was also observed, suggesting that PA compromises cell membrane. Exposure of cells to PA for 6 hours did not change glucose consumption. However, a significant increase in this parameter was observed in cells exposed to PA for 12 hours. A significant reduction in the intracellular content of the antioxidant GSH was also observed after 12 hours of exposure to PA, with no changes observed at 6, 24 and 48 hours. Furthermore, no significant changes were found in DCFH oxidation in cells exposed to PA for 24 and 48 hours. The ability of bezafibrate (200 nM) and melatonin (1 µM and 1 mM) to prevent or reverse the toxic effects of PA on metabolic viability was also evaluated. However, no protective effect was observed. Finally, the effects of PA on metabolic viability in undifferentiated and retinoic acid-differentiated SH-SY5Y neuroblastoma cell lines were also studied. It was observed that PA also significantly reduced the viability of SH-SY5Y cells in a concentration and time dependent manner. This study demonstrated for the first time the deleterious effects of PA metabolic viability and GSH content on human oligodendrocytes, suggesting that the accumulation of this metabolite may be related to the changes in white matter observed in patients. Finally, as propionic acidemia is a developmental disease, early defects in maturation and myelination may further clarify its pathophysiology; especially in the neonatal and early childhood periods.Ribeiro, César Augusto JoãoZanatta, ÂngelaCarrettiero, Daniel CarneiroRibeiro, Fernando Augusto de OliveiraJanuário, Fagner Sant'ana2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf75 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=125882http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=125882&midiaext=81088Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=125882porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-12-20T14:26:55Zoai:BDTD:125882Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-12-20T14:26:55Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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