Seminário NMARC 

"Brain Development in Fetal Alcohol Spectrum Disorders"

Eileen Moore, Ph.D., Departamento de Psicologia, San Diego State University

Quinta-feira, 9 de abrilth  2020

"Distúrbios do espectro fetal do álcool: os modelos pré-clínicos podem nos ajudar a consertar um cérebro danificado?"

Brian Christie, Ph.D., Divisão de Ciências Médicas, University of Victoria.

Quinta-feira maio 21st  2020

Centro de Pesquisa de Álcool do Novo México


1 Universidade do Novo México
Albuquerque, NM 87131

Pesquisa atual NMARC e componentes principais

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Resumo da Pesquisa

O NMARC P50 combina componentes de pesquisa pré-clínica e clínica interativos e projetos-piloto que examinam os mecanismos corticais subjacentes aos déficits comportamentais associados ao FASD. Mais informações sobre cada componente de pesquisa e projeto piloto podem ser encontradas clicando nas barras abaixo:

 

 

 

P50 Componente 2: Mecanismos de resistência aos glicocorticóides na prole PAE

Investigador principal: Erin Milligan, Ph.D.
Co-Investigadores: Andrea Allan, Ph.D., Kevin Caldwell, Ph.D. & Nikolaos Mellios, MD, Ph.D.

Muitos dos processos fisiológicos afetados pelo PAE são regulados pelos glicocorticóides (GCs). A resistência ao GC (isto é, sensibilidade reduzida às ações dos GC) está associada a uma variedade de doenças crônicas, várias das quais também estão associadas ao PAE (por exemplo, distúrbios imunológicos e inflamatórios, resistência à insulina). A responsividade do GC ao longo da vida é estabelecida in utero como resultado da programação aberrante de glicocorticóides. Nossa hipótese é que o PAE influencia a programação de GR, aumentando o cérebro fetal. Crescimento específico 5 (Gas5), um RNA não codificador longo expresso abundantemente que se liga ao domínio de ligação ao DNA do receptor de glicocorticóide (GR), inibindo assim a regulação transcricional dependente de GR. Como os níveis de Gas5 são muito reduzidos após o nascimento, propomos que a proteína 506 de ligação a FK51 (Fkbp51) substitua Gas5 como o regulador primário da sinalização dependente de GR no adulto e é responsável pela resistência contínua a GC. Testaremos as hipóteses usando nosso modelo de mouse estabelecido de PAE. No Objetivo 1, avaliaremos os efeitos do PAE em várias medidas de resistência aos glicocorticóides, incluindo efeitos na supressão de respostas de corticosterona por dexametasona, níveis de citocinas pró e anti-inflamatórias, níveis de metilação do promotor Fkbp5 e Gas5 e níveis de vários GR- específicos transcrições de genes regulados. No Objetivo 2, determinaremos os efeitos do PAE na programação do desenvolvimento da resposta do GC durante o estresse e os períodos de hiporresponsividade imunológica, que ocorrem durante o período de pré-desmame em camundongos. No Aim 3, usaremos in utero intervenções para testar a hipótese de que a inibição ou redução do Gas-5 pré-natal irá restaurar a sensibilidade GC normal nos camundongos PAE.

Componente P50 3: Regulação do receptor de histamina H3 da neurotransmissão de glutamato na prole PAE

Co-Investigadores Principais: Daniel Savage, Ph.D. & Derek Hamilton
Co-investigador: Fernando Valenzuela, Ph.D.

Observamos que a histamina H3 o agonista inverso do receptor ABT-239 melhora os déficits induzidos por PAE na potenciação de longo prazo (LTP) do giro denteado (DG) e na retenção da memória em ratos. Além disso, o PAE também aumenta H3 acoplamento receptor-efetor e aumenta H3 inibição mediada por receptor da liberação de glutamato na DG (Varaschin et al., 2018). Nós hipotetizamos que uma expressão diferencial de H induzida por PAE3 isoformas de receptor é a base para H elevado3 acoplamento receptor-efetor e que o tratamento com um H3 o agonista inverso do receptor, SAR152954, atenua essas respostas inibitórias aumentadas induzidas por PAE e melhora os déficits induzidos por PAE na liberação de glutamato e LTP.  No Objetivo 1, examinaremos os efeitos do PAE no mRNA e na expressão da proteína das isoformas rH3A e rH3C de H3 receptores e examinar como PAE altera a capacidade de resposta ao H3 agonista methimepip e para SAR152954. No Objetivo 2A, examinaremos como o PAE altera a responsividade da célula granular dentada ao methimepip e ao SAR152954 in vitro. No Aim 2B, estenderemos esses estudos para registros de respostas fisiológicas combinadas com mudanças nos níveis de glutamato no giro denteado de ratos acordados que se movem livremente.

P50 Componente 4: Controle Parietal de Inibição de Resposta na Prole PAE

Investigador principal: Jonathan Brigman, Ph.D.
Co-investigador: Fernando Valenzuela, Ph.D.

As deficiências no controle executivo passaram a ser cada vez mais enfocadas no FASD devido ao forte impacto negativo nas medidas de qualidade de vida. Trabalhando em estreita colaboração com Dra. Julia Stephen (Componente 5), estamos cada vez mais nos concentrando nos domínios do controle executivo de atenção e controle cognitivo. Clinicamente, o controle cognitivo é medido por meio de tarefas de desempenho contínuo (CPT) que apresentam vários tipos de estímulos e exigem que os sujeitos respondam aos alvos, mas inibem a resposta a estímulos não-alvo. Recentemente, validamos uma tela de toque de roedor com cinco opções de CPT (5C-CPT) e temos evidências de forte homologia de sinalização oscilatória beta parietal durante o desempenho do eletroencefalograma (EEG) em indivíduos humanos saudáveis ​​e registro da dura-máter semelhante a EEG em camundongos. Embora novos dados clínicos do Dr. Stephen sugiram que o PAE prejudica a capacidade de reter a resposta no CPT, os mecanismos subjacentes a esses déficits não são compreendidos. Portanto, o Componente 4 testará se a atenção e a inibição da resposta utilizando uma tela de toque 5C-CPT são prejudicadas no modelo de rato de PAE. Dada a forte evidência preliminar de que o PAE prejudica esses comportamentos, propomos realizar o registro semelhante ao EEG na dura-máter e o registro dentro do córtex para examinar se o PAE altera significativamente a sinalização oscilatória beta e se as alterações estão relacionadas aos efeitos no padrão ou tempo de disparo neuronal. Há fortes evidências de que as oscilações de alta frequência são controladas por populações específicas de interneurônios corticais e vários estudos têm mostrado que essas populações são alteradas pelo PAE. Portanto, examinaremos as alterações nos interneurônios como um mecanismo putativo de déficits nas tarefas de CPT, examinando as alterações no número e na função desses tipos de células neuronais.

P50 Componente 5: Compreendendo a inibição de resposta em crianças com FASD

Co-Investigadores Principais: Julia Stephen Ph.D. & Dina Hill Ph.D.

Vamos capitalizar os pontos fortes da equipe P50 mais ampla para examinar os mecanismos subjacentes que levam a déficits cognitivos e comportamentais em crianças com DESAF, com ênfase na função inibitória. Anteriormente, empregamos o SART para diferenciar crianças com TDAH de crianças com FASD, examinando assim as diferenças na função cerebral com base nos déficits de atenção revelados em ambas as populações. Curiosamente, essa tarefa também pode ser usada para examinar a função inibitória como uma tarefa Go / No-Go. Nosso objetivo no Projeto do Componente 5 é examinar a função inibitória em crianças pequenas com DESAF em relação a controles saudáveis ​​para entender o papel das oscilações neurais com o objetivo de identificar alvos de tratamento para crianças com DESAF. Em combinação com o exame de oscilações neurais evocadas por tarefa e medidas de conectividade evocadas por tarefa, também examinaremos a conectividade de estado de repouso usando fMRI e MEG. Nossa premissa é que as oscilações neurais desempenham um papel principal na mediação da capacidade de responder apropriadamente aos estímulos durante as condições do estado de repouso. Em combinação com dois dos três projetos pré-clínicos, examinaremos o papel das oscilações neurais no PAE. Em contraste com nosso estudo anterior, agora examinaremos crianças na faixa de 6 a 8 anos. Estamos particularmente motivados a estudar crianças nessa faixa etária com base na trajetória de desenvolvimento da função inibitória em crianças. A capacidade de inibir respostas de acordo com as instruções da tarefa se desenvolve por volta dos quatro anos de idade e a capacidade de inibir respostas com sucesso continua a se desenvolver até a adolescência. No entanto, essa função executiva está altamente correlacionada com o sucesso nos domínios acadêmico e social. Portanto, postulamos que a identificação de marcadores de mau funcionamento inibitório no início da trajetória de desenvolvimento fornecerá a melhor janela de tempo para intervenções bem-sucedidas. Compreender os mecanismos que levam a essa falha na função inibitória é um fator chave no desenvolvimento de intervenções ideais.

A Clínica de Exposições Pré-natais

A Clínica de Exposições Pré-natais fornece avaliações multidisciplinares para crianças que são expostas no período pré-natal ao álcool e / ou outras substâncias de abuso para determinar um diagnóstico no espectro do Transtorno do Espectro Fetal do Álcool (FASD) ou outros transtornos relacionados à exposição pré-natal. Essas avaliações incluem um breve exame físico, entrevista com cuidadores e uma triagem das habilidades cognitivas e do funcionamento comportamental / adaptativo da criança. Nossa equipe de avaliação inclui pediatra, neuropsicólogo, terapeuta ocupacional, assistente social e psicólogo.

Nossos serviços de acompanhamento incluem testes neuropsicológicos abrangentes e consultas educacionais para crianças e adolescentes em idade escolar. Uma avaliação neuropsicológica fornecerá uma descrição da aprendizagem individual e do perfil comportamental de uma criança, juntamente com recomendações para intervenções comportamentais e estratégias de ensino acadêmico para atender às necessidades específicas de aprendizagem de uma criança. Podemos participar das reuniões do IEP e consultar diretamente o pessoal da escola.

Projeto Piloto 6A: eixo miR-150 / Vezf1 em angiogênese cortical

Investigadora Principal: Amy Gardiner 

Estudos recentes demonstraram que o PAE está associado à morfologia vascular anormal e ao fluxo sanguíneo no cérebro. Usando nosso modelo de rato de PAE, descobrimos que microRNA (miR) -150-5p foi significativamente aumentado nos córtices PAE em E18 em comparação com controles de sacarina. miR-150 é importante para regular a angiogênese em doenças neurovasculares e após lesão isquêmica em uma variedade de tecidos. Nós identificamos o fator de transcrição específico do endotélio Vezf1 como um novo alvo angiogênico do miR-150. Vezf1 é necessário para o desenvolvimento vascular normal e controla a angiogênese por meio da regulação da transcrição de alvos, como os receptores Vegf Kdr e Nrp1. Vamos examinar a hipótese de que miR-150 regula Vezf1 para alterar a angiogênese no córtex em desenvolvimento de camundongos expostos ao álcool no período pré-natal. No Objetivo 1, determinaremos os efeitos do miR-150 e Vezf1 na angiogênese durante o PAE usando células endoteliais microvasculares cerebrais primárias (BMVECs) isoladas do desenvolvimento dos córtices PAE e SAC. Avaliaremos os efeitos da modulação do miR-150 na formação, migração e proliferação do tubo e se o Vezf1 pode contrariar os efeitos do miR-150. Esperamos que a superexpressão de miR-150 iniba esses fenótipos angiogênicos e, inversamente, o knockdown de miR-150 os intensifique. Também esperamos que o Vezf1 melhore os efeitos do miR-150. No Objetivo 2, examinaremos o impacto da regulação do miR-150 de Vezf1 na microvasculatura cortical de fetos em desenvolvimento durante a PAE. Vamos analisar a microvasculatura do córtex fetal usando fatias de cérebro coradas com FITC-isolectina B4. Em seguida, analisaremos fatias de cérebro após injeção intrauterina de fetos com inibidores de miR-150 de tecnologia de ácido nucléico bloqueado (LNA ™) e bloqueadores de sítio alvo miR-150 / Vezf1 comercialmente disponíveis. Como miR-150 inibe a angiogênese no cérebro e outros tecidos, esperamos que o in vivo a inibição de miR-150 resultará em um fenótipo microvascular que se assemelha mais aos controles de sacarina. Esperamos ainda que o bloqueio da interação miR-150 / Vezf1 fenocópia dos efeitos do miR-150.

Projeto Piloto 6B: Desenvolvimento de Astrócitos e Oligodendríticos in vivo

Investigador principal: Tue Yia Vue 

Um aspecto único do desenvolvimento de astrócitos (AS) e oligodendrócitos (OL) é que ambos passam por um estágio celular precursor estendido, conhecido como progenitores astrocitários intermediários (IAPs) e células precursoras de oligodendrócitos (OPCs). No cérebro, IAPs e OPCs são encontrados nos tratos de substância cinzenta e branca e são altamente suscetíveis à influência de moléculas sinalizadoras locais, atividade neuronal e lesão celular. Esta propriedade torna os IAPs e OPCs vulneráveis ​​a insultos ambientais, como PAE, e pode levar a danos permanentes e deficiências cerebrais. Ainda não está claro até que ponto o desenvolvimento de IAP e OPC in vivo são afetados por PAE em diferentes regiões do cérebro durante o desenvolvimento. Este estudo piloto irá empregar estratégias genéticas avançadas para marcar permanentemente os progenitores gliais (GPs) no início da gliogênese no cérebro de camundongos controle e PAE. O impacto do álcool na migração, proliferação e diferenciação de GPs em IAPs e OPCs e, eventualmente, em AS e OL, será medido a longo prazo em níveis populacionais e clonais em cérebros de homens e mulheres. No Objetivo 1, determinaremos os efeitos do PAE no desenvolvimento e distribuição de AS e OL nas regiões de substância cinzenta e branca.  Nossa hipótese é que o PAE irá comprometer a migração, proliferação e diferenciação de IAPs e OPCs no estriado, neocórtex, comissura anterior e corpo caloso.  No Objetivo 2, examinaremos os efeitos do PAE em clones de linhagem AS e OL no cérebro.  Nossa hipótese é que o PAE irá alterar significativamente o padrão de distribuição e o número de células por clones de linhagem AS e OL.