Pesquisa atual NMARC e componentes principais

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.

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.

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.

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 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.

Pesquisador Principal: Sharon L. Ruyak, Professor Associado, Faculdade de Enfermagem

A exposição pré-natal ao álcool (PAE) está associada a um continuum de deficiências conhecidas como transtorno do espectro alcoólico fetal (FASD). As estimativas de prevalência de FASD variam de 1.1% a 5% entre crianças em idade escolar, tornando-se uma das principais formas de deficiências de desenvolvimento evitáveis ​​nos EUA Quase 40% das mulheres nos EUA relataram exposição a múltiplas experiências adversas na infância (ACE) e entre aqueles que autorrelatam ≥ 4 ACE, o risco de consumo pré-natal de álcool é quase 5 vezes maior. Porém, há uma investigação limitada da influência sinérgica de PAE e ACE no risco de desenvolvimento de FASD, destacando a lacuna crítica em nossa compreensão dos fatores que influenciam a suscetibilidade ao FASD. Mecanismos epigenéticos, como microRNA (miRNA) que regulam a expressão gênica, são fortemente favorecidos como mecanismos que medeiam a transmissão de efeitos duradouros de PAE e ECA materna para o feto em desenvolvimento. Além disso, foi demonstrado que os miRNAs influenciam a estrutura e a função da placenta. A placenta é uma interface crítica entre a mãe e o feto, facilitando a troca de oxigênio, nutrientes, hormônios e resíduos. Estudos demonstram o tráfego bidirecional de células maternas e fetais através da placenta, portanto, os miRNAs circulantes maternos podem influenciar os resultados da prole por meio dessa interface única. Nosso objetivo de longo prazo é entender os mecanismos subjacentes que influenciam a suscetibilidade ao FASD, a fim de informar o desenvolvimento de estratégias de prevenção e tratamento direcionadas para mulheres e bebês afetados por PAE. O objetivo desta proposta piloto é examinar os miRNAs circulantes maternos associados à saúde e função placentária que diferem em níveis de expressão entre indivíduos que consomem álcool durante a gravidez com e sem histórico significativo de ECA. Faremos isso por meio de: 1) caracterização de perfis diferenciais de expressão de miRNA na circulação materna como consequência de PAE e ECA usando sequenciamento de miRNA e 2) identificação de novas vias de sinalização associadas à interação de PAE e ECA por meio de análise de enriquecimento de genes alvo para identificar possíveis vias moleculares comuns envolvidas no desenvolvimento, saúde e função da placenta. A conclusão do trabalho proposto fornecerá dados preliminares para uma submissão R01 ao NIH que examinará o papel da função placentária e a influência dos fatores circulantes maternos na função placentária, na variabilidade dos resultados neurocomportamentais do recém-nascido para pontos de contato precoces para identificação de mães e bebês de alto risco, bem como possíveis alvos para intervenção precoce para mitigar os efeitos da APA.

Investigador Principal: Nan Zeng, Professor Assistente de Pesquisa, Prevenção e Ciências Populacionais, Departamento de Pediatria

As crianças diagnosticadas com FASD podem demonstrar uma ampla gama de déficits, incluindo problemas físicos, cognitivos, comportamentais e psicossociais que podem afetar sua capacidade de funcionar na sociedade. Portanto, justificam-se programas de intervenção que visem a promoção da saúde nesta população. Uma estratégia de intervenção que pode ser promissora para melhorar várias áreas da vida de indivíduos com FASD é a atividade física (AF). Além dos benefícios gerais para a saúde de um estilo de vida ativo (por exemplo, benefícios cardiovasculares), a AF também pode melhorar vários aspectos da função cognitiva, principalmente a função executiva, e parece ser eficaz ao longo da vida. As crianças de hoje vivem na era da tecnologia, onde os videogames ativos (ou seja, exergaming) são a solução ideal para promover e estimular um maior gasto de energia durante o tempo livre. Apesar dos potenciais benefícios para a saúde do Exergaming comercialmente disponível em crianças, esta modalidade de AF não foi bem estudada como uma estratégia de intervenção para crianças com FASD. Este estudo piloto randomizado controlado (RCT) tem como objetivo desenvolver, implementar e avaliar um RCT de 8 semanas, baseado em casa e centrado na família, empregando exergaming para promover comportamentos de movimento, bem como controle inibitório e atenção em famílias de crianças com FASD. Planejamos usar o LeapTV™ --- um sistema de Exergaming educacional disponível comercialmente projetado para crianças de três a oito anos que acentua o aprendizado por meio do movimento. Nosso objetivo é recrutar 16 díades pai-filho para avaliar 1) a viabilidade, aceitabilidade, adequação e potencial para a adoção e manutenção da intervenção Exergaming da perspectiva dos pais e 2) eficácia preliminar de tal intervenção no físico e biológico das crianças. benefícios de saúde psicossociais. Este programa de intervenção de AF é inovador devido à sua abordagem única de incorporar o conceito de um ambiente familiar saudável em exergaming para avaliar seu impacto na conformidade, sustentabilidade e transferibilidade. A conclusão bem-sucedida deste estudo piloto fornecerá a base empírica para este processo de design exploratório. As descobertas deste estudo piloto informarão o uso apropriado de exergaming em crianças com FASD, bem como estabelecerão as bases para futuros ensaios de intervenção em mídia de saúde familiar em larga escala, multinível e multicomponente, que podem então ser adaptados ou traduzido em ambientes escolares ou comunitários e pode ter um impacto significativo na saúde pública.

Pesquisador Principal: Valentina Licheri, Professora Assistente Adjunta, Departamento de Neurociências

Estudos clínicos relataram que até 80% das crianças diagnosticadas com Distúrbios do Espectro Alcoólico Fetal (FASDs) exibem distúrbios do sono significativos, incluindo curta duração do sono, ansiedade do sono, resistência à hora de dormir, aumento da fragmentação do sono e parassonias que podem afetar o desenvolvimento de funções cognitivas e comportamentos disruptivos . Apesar dos vários estudos pré-clínicos e clínicos mostrando os efeitos da exposição pré-natal ao álcool (PAE) no comportamento sono-vigília, os mecanismos moleculares não são bem compreendidos. Surpreendentemente, relativamente poucos estudos com modelos animais de FASDs caracterizaram o efeito da exposição desenvolvimental ao etanol na fisiologia do sono e estes se concentraram em altas doses, produzindo concentrações sanguíneas entre 167-500 mg/dl. No entanto, os efeitos da EAP moderada, que comumente ocorre em muitas populações nos EUA e em todo o mundo, ainda precisam ser caracterizados. Além disso, um progresso considerável foi feito com metodologias baseadas em aprendizado de máquina para estudar a fisiologia do sono, que descobriram três novos subestágios do sono REM e NREM no modelo de roedores que se assemelham aos estágios do sono humano. Nossas investigações recentes demonstraram que a exposição gestacional baixa a moderada ao álcool é capaz de afetar os comportamentos cognitivos e a função cortical de maneira específica para o sexo. O PAE moderado alterou os transportadores gliais de glutamato em filhos adolescentes do sexo masculino, que estão envolvidos no controle do glutamato extracelular nos estados de sono e vigília. A exposição gestacional ao álcool induz uma diminuição significativa na proteína mGluR5R, um receptor de glutamato envolvido na regulação do sono. A interneuronopatia foi observada em modelos de PAE, sugerindo uma possível correlação com distúrbios do sono, considerando o papel crítico dos interneurônios corticais nos estados de sono. Minha hipótese é que a exposição moderada ao álcool durante o roedor equivalente ao primeiro e segundo trimestres da gravidez humana interrompe a fisiologia do sono na prole adolescente. Para testar essa hipótese, estudarei o ciclo sono-vigília em camundongos PAE adolescentes machos e fêmeas (40-60 dias pós-natal) realizando registros eletroencefalográficos (EGG) e eletromiográficos (EMG), e caracterizarei os subestágios do sono usando IA métodos. Este projeto piloto de 1 ano representará a primeira caracterização do impacto do modelo de PAE moderado na arquitetura do sono e fornecerá uma nova estrutura experimental para caracterizar as vias moleculares envolvidas nos distúrbios do sono observados no FASD.