Aplicação de terapias celulares em um modelo experimental de esclerose lateral amiotrófica
Data
2011-11-24
Autores
Barnabé, Gabriela Filoso 
Orientadores
Mello, Luiz Eugenio Araujo de Moraes
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by progressive degeneration of upper and lower motor neurons, to which no efficient treatment is currently available able of increasing life span. Because ALS is a multifactorial disease, it is supposed that the most promising therapies may be the ones capable of playing multiple roles. Despite some aspects remained unknown, stem cells (SC) may be able to modify the lesion microenvironment, modulating multiple systems and, under this aspect, they show up as candidates for neurodegenerative disease therapies. In this work we used a model of transgenic rats that superexpress a mutaded form of human superoxide dismutase I (SOD1) as a tool to study ALS. In the first step of this work we revealed some of the cellular and molecular events that took place during the neuronal degeneration process in ALS rat model. We noticed that motor neuron death was accompanied by gliosis, increased expression of inflammatory cytokines and some growth factors, besides the mobilization of endogenous neural precursor cells. Accordingly to the data acquired in the first step, two disease stages were chosen to study cell therapy in SOD1 rats: the pre-symptomatic stage and the initial symptomatic stage. The second step experimental design has been organized accordingly to two distinct questions: I) Can SC therapies retard disease progression? II) How SC behave to neurodegenerative environment in different stages? The effects of various types of SC were compared: neural, mesenchymal and the combination of both. SC transplantation did not promoted any motor function improvement, possibly due to the great variability of ALS rat model and to the fact that SC did not went far from the transplantation site. Each type of SC used here resulted in distinct effects over ALS degenerative microenvironment, highlighting gliosis modulation, mobilization of endogenous neural precursors and differential expression of chemokines and cytokines in the spinal cord. These effects depends on disease stage when cell transplantation happened, illustrating a complex interaction between donor and host cells. Finally, neurospheres derived from SOD1 transgenic fetal spinal cord, that consists in an ALS in vitro study model, indicated that some alterations promoted by mutated SOD1 can be early noticed in the development. A main contribution of this work is in the conception that the development of cell therapies for ALS must consider a large comprehension of the degenerative mechanisms and the biological properties of the several sources of SC.
A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma síndrome neurodegenerativa caracterizada por degeneração progressiva dos neurônios motores superiores e inferiores, para a qual, atualmente, não há um tratamento eficiente capaz de aumentar a sobrevida dos pacientes. Por tratar-se de uma doença multifatorial, acredita-se que terapias que consigam atuar em diversas causas simultaneamente sejam mais efetivas. Apesar de ainda não ser totalmente compreendida, as células-tronco (CT) aparentemente são capazes de modificar o microambiente da lesão e, sob este aspecto, apresentam-se como boas candidatas às terapias para doenças neurodegenerativas. No presente trabalho utilizamos o modelo de ratos transgênicos que superexpressam a enzima superóxido dismutase dependente de cobre e zinco (SOD1) humana mutada como ferramenta de estudo sobre a ELA. Na primeira etapa do trabalho esclarecemos a sucessão de eventos celulares e moleculares que ocorrem ao longo do processo de degeneração neuronal no modelo de ELA em ratos. Observamos que a morte dos neurônios motores foi acompanhada por gliose, aumento da expressão de citocinas inflamatórias e de alguns fatores tróficos, além de mobilização das células precursoras neurais. De acordo com os dados obtidos na primeira etapa, duas fases distintas da doença foram selecionadas para estudar a terapia celular nos ratos SOD1: a fase pré-sintomática e a fase sintomática inicial. O desenho experimental da segunda etapa foi elaborado de acordo com duas questões distintas: I) A progressão da doença pode ser retardada por terapias com CT? II) Como as CT reagem ao ambiente neurodegenerativo em diferentes estágios? Foram comparados os efeitos de diversos tipos de CT: neurais, mesenquimais ou a associação de ambas. O transplante celular não promoveu qualquer melhora no quadro motor, possivelmente devido à grande variabilidade do modelo e pelo fato de que as CT não se distanciaram muito do local do transplante. Vimos que os diferentes tipos de CT utilizados resultaram em efeitos distintos no microambiente degenerativo da ELA, destacando-se a modulação da gliose, a mobilização dos precursores neurais endógenos e a expressão diferencial de quimocinas e citocinas na medula espinal. Esses efeitos dependeram da fase da doença em que ocorreu o transplante celular, caracterizando uma complexa interação entre as células transplantadas e do hospedeiro. Por fim, as neuroesferas derivadas da medula espinal fetal de transgênicos para SOD1, que consiste em um modelo in vitro para estudo da ELA, indicam que, em fases precoces do desenvolvimento, algumas alterações produzidas pela SOD1 mutada já podem ser detectadas. Uma das maiores contribuições deste trabalho está na concepção de que o desenvolvimento de terapias celulares para ELA deve envolver uma vasta compreensão dos mecanismos degenerativos e das propriedades biológicas das inúmeras fontes de CT.
A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma síndrome neurodegenerativa caracterizada por degeneração progressiva dos neurônios motores superiores e inferiores, para a qual, atualmente, não há um tratamento eficiente capaz de aumentar a sobrevida dos pacientes. Por tratar-se de uma doença multifatorial, acredita-se que terapias que consigam atuar em diversas causas simultaneamente sejam mais efetivas. Apesar de ainda não ser totalmente compreendida, as células-tronco (CT) aparentemente são capazes de modificar o microambiente da lesão e, sob este aspecto, apresentam-se como boas candidatas às terapias para doenças neurodegenerativas. No presente trabalho utilizamos o modelo de ratos transgênicos que superexpressam a enzima superóxido dismutase dependente de cobre e zinco (SOD1) humana mutada como ferramenta de estudo sobre a ELA. Na primeira etapa do trabalho esclarecemos a sucessão de eventos celulares e moleculares que ocorrem ao longo do processo de degeneração neuronal no modelo de ELA em ratos. Observamos que a morte dos neurônios motores foi acompanhada por gliose, aumento da expressão de citocinas inflamatórias e de alguns fatores tróficos, além de mobilização das células precursoras neurais. De acordo com os dados obtidos na primeira etapa, duas fases distintas da doença foram selecionadas para estudar a terapia celular nos ratos SOD1: a fase pré-sintomática e a fase sintomática inicial. O desenho experimental da segunda etapa foi elaborado de acordo com duas questões distintas: I) A progressão da doença pode ser retardada por terapias com CT? II) Como as CT reagem ao ambiente neurodegenerativo em diferentes estágios? Foram comparados os efeitos de diversos tipos de CT: neurais, mesenquimais ou a associação de ambas. O transplante celular não promoveu qualquer melhora no quadro motor, possivelmente devido à grande variabilidade do modelo e pelo fato de que as CT não se distanciaram muito do local do transplante. Vimos que os diferentes tipos de CT utilizados resultaram em efeitos distintos no microambiente degenerativo da ELA, destacando-se a modulação da gliose, a mobilização dos precursores neurais endógenos e a expressão diferencial de quimocinas e citocinas na medula espinal. Esses efeitos dependeram da fase da doença em que ocorreu o transplante celular, caracterizando uma complexa interação entre as células transplantadas e do hospedeiro. Por fim, as neuroesferas derivadas da medula espinal fetal de transgênicos para SOD1, que consiste em um modelo in vitro para estudo da ELA, indicam que, em fases precoces do desenvolvimento, algumas alterações produzidas pela SOD1 mutada já podem ser detectadas. Uma das maiores contribuições deste trabalho está na concepção de que o desenvolvimento de terapias celulares para ELA deve envolver uma vasta compreensão dos mecanismos degenerativos e das propriedades biológicas das inúmeras fontes de CT.
Descrição
Citação
BARNABÉ, Gabriela Filoso. Aplicação de terapias celulares em um modelo experimental de esclerose lateral amiotrófica. 2011. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2011.