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Título: Uso de transplante de astrócitos na redução da epilepsia experimental
Autor(es): Farias, Kelly Soares
Palavras-chave: Epilepsia do lobo temporal;Terapia celular;Astrócitos;Crises espontâneas e recorrentes;Espículas interictais
Data do documento: 28-Fev-2018
Citação: FARIAS, Kelly Soares. Uso de transplante de astrócitos na redução da epilepsia experimental. 2018. 164f. Tese (Doutorado em Neurociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Resumo: Astrocytes are specialized glial cells involved in the extracellular homeostasis by buffering potassium cation (K+) concentration, metabolizing neurotransmitters, controlling neuronal firing and synchronization and contributing to the blood-brain barrier. Under pathological conditions, astrocytes may change their morphology in order to compensate abnormal function, being referred to as activated astrocytes (reactive gliosis). This phenomenon is commonly observed in brain regions associated with seizure generation and spread, although its role in abnormal synchronization is unknown. While astrocytes can enhance potassium and glutamate-related metabolism, sustained long-term reactivation can lead to neuronal dysfunction. Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common form of epilepsy and is usually associated to refractoriness. TLE is characterized by extensive cell death (hippocampal sclerosis), synaptic reorganization (mossy fiber sprouting) and reactive gliosis. Here, we hypothesize that transplantation of immature astrocytes in chronically epileptic hippocampus would reduce epileptiform activity, including the occurrence of electrographic and behavioral seizures. To test this hypothesis, animals made epileptic by the systemic injection of pilocarpine (which induced status epilepticus, SE) were unilaterally transplanted with green fluorescent protein-positive (GFP) astrocytes into the hippocampus 30 days after the SE. Group assignment (SE-Saline e SE-Astro GD) was made according to SE behavioral severity and spontaneous epileptiform activities (interictal spikes, high-frequency oscillations, seizures) were recorded in both (treated and untreated) hippocampi using chronically implanted multi-electrodes. Astrocytes had migrated approximately 1500µm injection site, and survival rate was 1%. Astrocytes were found in the host hippocampus seven months after transplantation and were mainly localized at the hilus, at the granular layer of the dentate gyrus, at molecular layer of hippocampus. Cells or tissue clusters indicative of tumor were not identified. In a second group, astrocytes were found in the cortex and constituted the SE-Astro Cortex group. No difference was found in epileptiform activity recorded between groups. Epileptiform electrographic activity was recorded in 80% of control animals (SE-Saline, N= 8/10, in 80% of SE-Astro Cortex group (SE-Astro Córtex, N=4/5) and in 60% of animals that received astrocytes into the hippocampus (SE-Astro GD, N=2/5). Spontaneous seizure occurrence was variable between animals (21 vs 12 vs 1 recorded seizures in SE-Saline and SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively), however, no difference was observed in seizure frequency between groups (seizures/hour: 0.05±0.01 vs 0.03±0.003 vs 0.02, SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD, respectively). Astrocytes grafting did not change seizure duration (67.5 ± 3.6 s vs 74.2 ± 3.9 s vs 65.3 s for SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively). Also, we did not observe any difference in the morphology, periodicity or frequency of hippocampal interictal spikes between experimental groups and/or treated hemisphere. Additionally, however, the animals of SE-Astro Cortex group showed reduced behavioral seizure severity (scores: 5 ± 0.1 vs 4 ± 0.4; for SE-Saline and SE-Astro Cortex, respectively; p =0.02, Mann-Whitney test). SE-Astro GD group animals showed only one spontaneous seizure, and therefore not a candidate for statistics. Even thought the small sample size, our results present the cell therapy relevance for the treatment of epilepsies and reinforce importance of transplantation site for epileptiform activity reduction.
metadata.dc.description.resumo: Os astrócitos, células especializadas da glia, estão envolvidos na homeostase extracelular por tamponar íons de potássio (K+), metabolizar neurotransmissores, controlar o disparo e a sincronização neuronal e contribuir para a formação da barreira hematoencefálica. Em condições patológicas, os astrócitos podem alterar a sua morfologia (hipertrofia dos seus processos celulares) e bioquímica (aumento da expressão da proteína ácida fibrilar glial, GFAP), sendo conhecidos por astrócitos reativos (a.k.a., gliose reativa). Apesar de serem frequentemente observados em regiões cerebrais associadas à geração e propagação de crises epilépticas, a participação dos astrócitos reativos na sincronização anormal é pouco conhecida. Enquanto os astrócitos modificam o metabolismo do potássio e do glutamato, a sua reativação, por períodos prolongados, pode levar à disfunção da atividade neuronal. A epilepsia do lobo temporal (ELT), uma das formas mais comuns de epilepsia e frequentemente associada à refratariedade ao tratamento farmacológico, é caracterizada por morte neuronal em regiões temporais (esclerose do hipocampo), reorganização sináptica (brotamento aberrante de fibras musgosas) e gliose reativa. Nessa tese testamos a hipótese de que o transplante de astrócitos imaturos no hipocampo de animais cronicamente epiléticos reduzirá a atividade epileptiforme, incluindo a ocorrência de crises espontâneas eletrográficas e comportamentais. Para isso, os animais foram feitos epilépticos pela injeção sistêmica da pilocarpina (que induziu o estado epiléptico, SE) e foram transplantados unilateralmente no hilo do giro denteado (GD) com astrócitos que expressavam a proteína fluorescente verde (GFP+) 30 dias após o SE. A alocação dos animais epilépticos nos grupos controle (SE-controle) e experimental (SE-astro GD) foi feita de acordo com a severidade comportamental do SE. Atividades epileptiformes espontâneas (espículas interictais, oscilações de alta frequência e crises recorrentes) foram registradas em ambos os hipocampos (tratado e não tratado) usando eletrodos cronicamente implantados. A sobrevivência dos astrócitos foi de 1 %. Astrócitos GFP+ foram encontrados em diversas sub-regiões hipocampais por até sete meses após o transplante, sendo que algumas células migraram aproximadamente até 1500 µm no polo anteroposterior. Essas células foram localizadas principalmente no hilo, na camada granular do giro dentado e na camada molecular do hipocampo, e em alguns animais, no córtex, tálamo e fímbria. Células ou grupos de tecidos indicativos de tumor não foram identificados. A atividade epileptiforme eletrográfica foi registrada em 80% dos animais controle (SE-controle, N = 8/10), em 80% dos animais experimentais com astrócitos GFP+ localizados no córtex (SE-Astro Córtex, N = 4/5) e em 60% dos animais com astrócitos GFP+ no hipocampo (SE-Astro GD, N=2/5). A frequência de crises espontâneas foi variável entre os animais (21 vs 12 vs 1 crises espontâneas registradas nos grupos SE-control, SEAstro Córtex e SE- Astro GD, respectivamente) e não houve diferença na frequência de crises entre os grupos (crises/hora: 0,05 ± 0,01 vs 0,03 ± 0,003 vs 0,02, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). O transplante dos astrócitos não alterou a duração das crises (67,5 ± 3,6 s vs 74,2 ± 3,9 s vs 65,3, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). Além disso, não observamos diferenças quanto à morfologia, periodicidade ou frequência das espículas interictais do hipocampo entre os grupos experimentais e/ou entre os hemisférios tratados. Interessantemente, o transplante de astrócitos reduziu significativamente a severidade das crises comportamentais nos animais que receberam astrócitos no córtex (Escala livre: 5,0 ± 0,6 vs 4,0 ± 0,4, SE-controle e SE-Astro Córtex, respectivamente, p=0,02, teste de MannWhitney). O grupo SE-Astro GD apresentou apenas uma crise epiléptica e, portanto, não candidato a estatística. Nossos resultados enfatizam o uso da terapia celular para o tratamento das epilepsias e reforçam a importância do sítio do transplante para a redução da atividade epileptiforme.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25630
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