Navegando por Autor "Costa, Marcos Romualdo"
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Artigo Ablation of sensory nerves favours melanoma progression(Wiley, 2020-07-20) Prazeres, Pedro H. D. M.; Leonel, Caroline; Silva, Walison N.; Rocha, Beatriz G. S.; Santos, Gabryella S. P.; Costa, Alinne C.; Picoli, Caroline C.; Sena, Isadora F. G.; Gonçalves, William A.; Vieira, Mariana S.; Costa, Pedro A. C.; Campos, Leda M. C. C.; Lopes, Miriam T. P.; Costa, Marcos Romualdo; Resende, Rodrigo R.; Cunha, Thiago M.; Mintz, Akiva; Birbrair, AlexanderThe tumour mass is composed not only of heterogeneous neoplastic cells, but also a variety of other components that may affect cancer cells behaviour. The lack of detailed knowledge about all the constituents of the tumour microenvironment restricts the design of effective treatments. Nerves have been reported to contribute to the growth and maintenance of numerous tissues. The effects of sensory innervations on tumour growth remain unclear. Here, by using state‐of‐the‐art techniques, including Cre/loxP technologies, confocal microscopy, in vivo‐tracing and chemical denervation, we revealed the presence of sensory nerves infiltrating within the melanoma microenvironment, and affecting cancer progression. Strikingly, melanoma growth in vivo was accelerated following genetic ablation or chemical denervation of sensory nerves. In humans, a retrospective analysis of melanoma patients revealed that increased expression of genes related to sensory nerves in tumours was associated with better clinical outcomes. These findings suggest that sensory innervations counteract melanoma progression. The emerging knowledge from this research provides a novel target in the tumour microenvironment for therapeutic benefit in cancer patients.Artigo Activity-Independent Effects of CREB on Neuronal Survival and Differentiation during Mouse Cerebral Cortex Development(2016-12) Landeira, Bruna Soares; Santana, Themis Taynah da Silva; Araújo, Jéssica Alves de Medeiros; Tabet, Elie I.; Tannous, Bakhos A.; Schroeder, Timm; Costa, Marcos RomualdoNeuronal survival and morphological maturation depends on the action of the transcription factor calcium responsive element binding protein (CREB), which regulates expression of several target genes in an activity-dependent manner. However, it remains largely unknown whether CREB-mediated transcription could play a role at early stages of neuronal differentiation, prior to the establishment of functional synaptic contacts. Here, we show that CREB is phosphorylated at very early stages of neuronal differentiation in vivo and in vitro, even in the absence of depolarizing agents. Using genetic tools, we also show that inhibition of CREB-signaling affects neuronal growth and survival in vitro without affecting cell proliferation and neurogenesis. Expression of A-CREB or M-CREB, 2 dominant-negative inhibitors of CREB, decreases cell survival and the complexity of neuronal arborization. Similar changes are observed in neurons treated with protein kinase A (PKA) and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) inhibitors, which also show decreased levels of pCREBSer133. Notably, expression of CREB-FY, a Tyr134Phe CREB mutant with a lower Km for phosphorylation, partly rescues the effects of PKA and CaMKII inhibition. Our data indicate that CREB-mediated signaling play important roles at early stages of cortical neuron differentiation, prior to the establishment of fully functional synaptic contacts.Artigo Adult neural stem cells: plastic or restricted neuronal fates?(2013) Sequerra, Eduardo Bouth; Costa, Marcos Romualdo; Menezes, João R. L.; Hedin-Pereira, CeciliaDuring embryonic development, the telencephalon is specified along its axis through morphogenetic gradients, leading to the positional-dependent generation of multiple neuronal types. After embryogenesis, however, the fate of neuronal progenitors becomes more restricted, and they generate only a subset of neurons. Here, we review studies of postnatal and adult neurogenesis, challenging the notion that fixed genetic programs restrict neuronal fate. We hypothesize that the adult brain maintains plastic neural stem cells that are capable of responding to changes in environmental cues and generating diverse neuronal types. Thus, the limited diversity of neurons generated under normal conditions must be actively maintained by the adult milieu.Dissertação Álcool e comportamento: efeitos na aprendizagem e memória(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-02-28) Chacon, Diana Marques Martins; Luchiari, Ana Carolina; ; http://lattes.cnpq.br/7859231596449028; ; http://lattes.cnpq.br/5950689906151729; Costa, Marcos Romualdo; ; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; Vianna, Mônica Ryff Moreira Roca; ; http://lattes.cnpq.br/6170219996850906O consumo excessivo de bebidas alcoólicas é responsável por inúmeros efeitos prejudiciais aos indivíduos e à sociedade. Apesar de anos de pesquisa, ainda é pouco o conhecimento sobre os mecanismos pelos quais o álcool afeta as funções neurológicas e quais seriam as causas exatas das deficiências cognitivas e de memória relacionadas ao seu uso em longo prazo. Neste sentido, este trabalho propôs observar como diferentes doses de álcool interferem na capacidade de aprendizagem de duas espécies de peixes: Betta splendens e Danio rerio, este último um modelo bastante utilizado devido às características organizacionais e funcionais que compartilha com mamíferos. Para isto, diferentes concentrações de álcool (0%, 0,1%, 0,25%, 1% e 1,5%) foram usadas em doses agudas e crônicas e os animais, alcoolizados ou em fase de abstinência, foram testados em três protocolos experimentais: 1) Condicionamento associativo apetitivo os resultados encontrados mostram que os grupos submetidos à dose baixa (0,1%), tanto em tratamento crônico quanto em abstinência, aprendem a tarefa mais rapidamente que o controle; os grupos em abstinência das doses 0,25 e 1% de álcool apresentaram aprendizagem após o controle; e os grupos alcoolizados cronicamente nestas doses não aprendem a tarefa. 2) Aprendizagem espacial - nesta tarefa o peixe foi testado quanto ao desempenho em um labirinto sem dicas ambientais. Os resultados obtidos demonstram que, embora todos os grupos submetidos ao tratamento agudo e crônico diminuíram o tempo de saída do labirinto ao longo dos dias, houve diferenças significativas no desempenho dos animais de forma dose-dependente. Tal diferença não foi observada no tratamento abstinência. 3) Preferência ambiental foi testada a preferência por dois ambientes (base quadriculada X base branca) em um aquário do tipo shuttle box, e posteriormente à alcoolização no ambiente não preferido, foi observada novamente a preferência do animal. Neste teste, os animais alcoolizados em 0,1% não tiveram alteração comportamental, enquanto animais que receberam 1% e 1,5% de álcool alteraram sua preferência para o lado onde haviam sido alcoolizados, mantido por todo o período experimental. Tendo em vista os resultados encontrados, podemos concluir que os efeitos do álcool na aprendizagem são dependentes da dosagem. Alem disso, doses baixas de álcool parecem maximizar o desempenho do animal em tarefas de aprendizagem, mesmo não alterando sua preferência, enquanto as doses mais elevadas produzem efeito de adição e prejudicam a aprendizagem dos animaisTese Alterações na linhagem celular e organização neuronal do giro denteado em dois modelos animais de epilepsia(2017-08-30) Moura, Daniela Maria de Sousa; Costa, Marcos Romualdo; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; Pereira, Cecilia Hedin; http://lattes.cnpq.br/9205085846499207; Laplagne, Diego Andres; http://lattes.cnpq.br/0293416967746987; Leão, Emelie Katarina Svahn; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; Arisi, Gabriel Maisonnave; http://lattes.cnpq.br/7090787914873358As células granulares do hipocampo são um dos poucos tipos de neurônios gerados no sistema nervoso central de mamíferos adultos. O modelo atual de neurogênese no hipocampo adulto assume que células tronco neurais (CTN) geram progenitores com potencial restrito à geração de neurônios ou astrócitos. Estímulos ambientais e condições patológicas podem alterar a progressão da linhagem, modulando a proliferação, diferenciação, sobrevivência e integração sináptica dos neurônios gerados. Por exemplo, a Epilepsia do Lobo Temporal mesial (ELT), a forma mais comum de epilepsia em adultos, está associada a alterações na taxa de neurogênese hipocampal adulta. Neste trabalho, nós utilizamos dois modelos experimentais de ELT para avaliar os efeitos de um insulto epileptogênico (i.e., status epilepticus, SE) sobre a linhagem e amadurecimento celular no giro denteado adulto. Através da técnica de fate-mapping utilizando animais Dcx-CreERT2/CAG-CAT-GFP, nós acompanhamos o destino de células que apresentavam o promotor do gene doublecortin (DCX) ativado antes ou depois da injeção intrahipocampal dos agentes convulsivantes ácido caínico ou pilocarpina. Desta forma, pudemos avaliar o efeito destas drogas sobre progenitores e neurônios imaturos DCX+ gerados antes ou após o tratamento. Em ambos os modelos, foram observados um aumento de neurogênese e alterações no posicionamento e morfologia de células granulares, conforme descrições prévias na literatura. Alterações neuronais, tais como localização ectópica e presença de dendritos basais, foram observadas tanto em células geradas antes quanto após a indução do SE, embora com frequências distintas. No entanto, apenas no hipocampo ipsilateral à injeção de ácido caínico nós observamos dispersão da camada granular e morte neuronal em CA1 e CA3, apesar da atividade paroxística epiléptica ocorrer em ambos os hipocampos. Surpreendentemente, o aumento da neurogênese em animais que receberam ácido caínico foi restrito ao hipocampo contralateral, enquanto no lado ipsilateral foi observado um significativo aumento na geração de astrócitos a partir dos progenitores DCX+. Além disso, também observamos neste modelo a presença de células com morfologia e marcadores de CTNs, sugerindo que progenitores DCX+ poderiam regredir para estados mais primitivos na linhagem celular do hipocampo adulto. O aumento da astrogliogênese no lado ipsilateral à injeção de ácido caínico foi associado a uma degeneração de interneurônios parvalbumina (PV)+ no hipocampo, sugerindo que a atividade gabaérgica poderia estar contribuindo para o redirecionamento da linhagem celular. Em conjunto, nossos dados indicam que a linhagem celular no giro denteado não é unidirecional e irreversível, e que o aumento da atividade elétrica neuronal induzida por ácido caínico e pilocarpina têm efeitos diferentes sobre a diferenciação celular e destino fenotípico dos progenitores e neurônios nessa região. Esses resultados impõem a necessidade de revermos o modelo atual de neurogênese hipocampal adulta e também indicam que diferentes modelos animais de epilepsia produzem alterações celulares distintas no hipocampo adulto e, portanto, poderiam representar diferentes graus/estágios da patologia.Tese Análise da estabilidade genética de células-tronco mesenquimais humanas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-04-13) Cornélio, Déborah Afonso; Medeiros, Sílvia Regina Batistuzzo de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781004Y8; ; http://lattes.cnpq.br/7690257454964600; Toledo, Silvia Regina Caminada de; ; http://lattes.cnpq.br/8408786810979968; Lanza, Daniel Carlos Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/6851351991421755; Costa, Marcos Romualdo; ; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; Luchessi, André Ducati; ; http://lattes.cnpq.br/4420863418928278Células mesenquimais estromais multipotentes, também conhecidas como células-tronco mesenquimais humanas (CTMH), são células multipotentes utilizadas em várias pesquisas de terapia celular, pois apresentam a capacidade de se diferenciar em múltiplas e diferentes linhagens, têm grande capacidade de autorrenovação e de expansão in vitro, excelentes propriedades imunossupressoras e são capazes de secretar moléculas bioativas que exercem efeitos tróficos. O cordão umbilical é uma fonte de CTMH cuja extração não necessita de um procedimento invasivo, além de não envolver controvérsias éticas, políticas e religiosas. Um dos problemas que envolvem linhagens de CTMH de diferentes fontes é a possibilidade de ocorrência de alterações cromossômicas e instabilidade genética, que podem aparecer durante a expansão in vitro. Além disso, as CTMH de um dos cordões apresentaram uma alteração cromossômica constitucional: inversão paracêntrica no braço curto do cromossomo 3, cariótipo: 46,XY,inv(3)(p13p25~26). Em 3p25-26, estão localizados vários genes de grande importância biológica, como genes envolvidos com o reparo de DNA e outros responsáveis pelo desenvolvimento de tumores. O titânio é um dos materiais mais utilizado para fabricação de implantes ortopédicos e dentários, e é considerado um excelente biomaterial, entretanto, as partículas derivadas de próteses acumulam-se nos tecidos periprostéticos e na medula óssea local, disseminam-se para linfonodos, fígado e baço. As implicações biológicas em longo prazo da disseminação sistêmica de partículas de metais e seus efeitos cito e genotóxicos não estão bem caracterizados. Neste trabalho investigamos a estabilidade genética de CTMH isoladas da veia do cordão umbilical durante a expansão in vitro, após a criopreservação, e em diferentes condições de cultivo, na presença e na ausência de titânio, antes e após o aparecimento de células senescentes no cultivo. As células foram isoladas, expandidas, diferenciadas em osteoblastos, adipócitos e condroblastos e analisadas com citometria de fluxo para comprovar que são células-tronco mesenquimais. As CTMH foram tratadas com diferentes doses/ tempo de exposição à micropartículas de titânio. A avaliação da estabilidade genética das CTMH foi realizada através da análise do cariótipo, de hibridação in situ por fluorescência (FISH) e da análise do micronúcleo e outras alterações nucleares (CBMN). Ficou estabelecido que as CTMH foram capazes de internalizar as micropartículas de titânio, mas as células mantém sua capacidade de proliferação, diferenciação e preservam os mesmos marcadores de membrana. Além disso, demonstrou-se que existe um aumento na instabilidade genética com o decorrer do tempo de expansão in vitro, e esta instabilidade foi maior na presença de grande concentração de micropartículas de titânio que induzem estresse oxidativo. É necessário sempre avaliar os riscos/ benefícios da utilização do titânio na terapia tecidual envolvendo CTMH, considerando a biossegurança da utilização da regeneração óssea guiada que utiliza CTMH e titânio. Mesmo não se utilizando o titânio, é importante que o uso terapêutico de tais células seja baseado em análises que garantam a qualidade, segurança e estabilidade celular, com a padronização de programas de controle de qualidade adequados. Como conclusão, sugere-se que a análise citogenética, FISH e a análise do micronúcleo e outras alterações nucleares sejam realizadas nas CTMH antes de implantar num paciente, sejam elas cultivadas por longo tempo ou nãoDissertação Análises de redes modulares de co-expressão gênica revelam vias importantes na doença de Alzheimer e paralisia supranuclear progressiva(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-28) Carvalho, Lukas Iohan da Cruz; Costa, Marcos Romualdo; Costa, Marcos Romualdo; 05278916737; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; http://lattes.cnpq.br/2797997375475881; Dalmolin, Rodrigo Juliani Siqueira; http://lattes.cnpq.br/4065178015615979; Velho, Tarciso André Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8194534389725093; Reis, Ricardo Augusto de Melo; http://lattes.cnpq.br/6046165866539973As demências, doenças neurodegenerativas onde há perda de funções cognitivas, tiveram sua incidência aumentada nos últimos anos, principalmente por causa do aumento da longevidade na população mundial como um todo. O entendimento do início e progressão dessas patologias pode ajudar na identificação de tratamentos preventivos para essas doenças. Neste trabalho, utilizando dados humanos referentes a duas doenças neurodegenerativas (Alzheimer e Paralisia Supranuclear Progressiva) de duas regiões cerebrais (córtex temporal e cerebelo) e dois modelos animais, 5XFAD de amiloidopatia e TauD35 de taupatia, fizemos uma análise integrativa a nível gene/transcrito aliada a uma análise de co-expressão para identificar similaridades e discrepâncias nos processos biológicos afetados por essas duas doencas. Para que pudéssemos comparar os diferentes dados utilizamos a única variável comum em todos os datasets: a idade da morte. Desse modo dividimos os dados humanos em 3 grupos: A (70-80), B (81-89) e C (90+); e os animais em grupos de 4 meses, 12 meses, 17 meses e 18 meses. Os resultados da análise transcricional mostraram que alterações imunes estão presentes em AD apenas no córtex temporal, e não no cerebelo, e que alteração na transmissão sináptica ocorre tardiamente (grupos B e C), e são encontradas apenas quando utilizamos genes com isoformas alteradas no processo de enriquecimento funcional em conjunto com os genes diferencialmente expressos. Na PSP, todas as alterações encontradas imunes e de transmissão sináptica são encontradas apenas nos dados de córtex temporal; no entanto, todas as alterações são específicas para o grupo A. Nos modelos animais, as alterações em 5XFAD são semelhantes às encontradas em AD, alterações da resposta imune-inflamatória presentes em grupos precoces (4 meses) e sinápticas em um grupo mais tardio (18 meses). Em TauD35, no entanto, as alterações imunes ocorrem apenas no grupo de 17 meses, enquanto as sinápticas foram no grupo de 4 meses. Além desses resultados, observamos que as alterações em isoformas (gDTUS) estão presentes quase que exclusivamente em humanos, e principalmente em AD. Para refinar os nossos resultados, utilizamos uma abordagem de coexpressão e identificamos módulos com expressão e assinaturas gênicas específicas. Em AD os módulos envolvendo sinapses não apresentavam diferenças para o controle, no entanto, os módulos relativos a reposta imune-inflamatória, matriz extracelular e reposta a fator de crescimento estavam com atividade maior nos indivíduos com AD. Na PSP, os módulos com atividade sináptica apresentaram maior atividade em relação ao controle, enquanto aqueles relacionados com resposta imune tiveram uma atividade menor. Para confirmar a identidade genética desses módulos, utilizamos os genes encontrados nos mesmos e observamos que havia correspondência entre os módulos relacionados à resposta imune-inflamatória com células microgliais e sinápticos com neurônios glutamatérgicos. Além desses achados, também encontramos que a resposta imune-inflamatória e associada, em AD, a região analisada, dado os resultados encontrados na análise de outro dataset (MSBB). Por fim, encontramos genes identificados como fatores de risco para AD, como PTK2B, TREM1 e TREM2 nos módulos, além de MOB e SA4D nos módulos identificados na PSP. Em conjunto, esses resultados sugerem que no modelo de amiloidopatia e em AD, alterações na sinalização sináptica formam um feedback positivo com a resposta imune-inflamatória, sendo esta posterior a primeira; enquanto no modelo de taupatia e PSP, os efeitos na inflamação são secundários às alterações sinápticas.Artigo Analysis of modular gene co-expression networks reveals molecular pathways underlying Alzheimer’s disease and progressive supranuclear palsy(Public Library of Science (PLoS), 2022-04-14) Iohan, Lukas da Cruz Carvalho; Lambert, Jean-Charles; Costa, Marcos Romualdo; 0000-0002-4928-2163A comprehensive understanding of the pathological mechanisms involved at different stages of neurodegenerative diseases is key for the advance of preventive and disease-modifying treatments. Gene expression alterations in the diseased brain is a potential source of information about biological processes affected by pathology. In this work, we performed a systematic comparison of gene expression alterations in the brains of human patients diagnosed with Alzheimer’s disease (AD) or Progressive Supranuclear Palsy (PSP) and animal models of amyloidopathy and tauopathy. Using a systems biology approach to uncover biological processes associated with gene expression alterations, we could pinpoint processes more strongly associated with tauopathy/PSP and amyloidopathy/AD. We show that gene expression alterations related to immune-inflammatory responses preponderate in younger, whereas those associated to synaptic transmission are mainly observed in older AD patients. In PSP, however, changes associated with immune-inflammatory responses and synaptic transmission overlap. These two different patterns observed in AD and PSP brains are fairly recapitulated in animal models of amyloidopathy and tauopathy, respectively. Moreover, in AD, but not PSP or animal models, gene expression alterations related to RNA splicing are highly prevalent, whereas those associated with myelination are enriched both in AD and PSP, but not in animal models. Finally, we identify 12 AD and 4 PSP genetic risk factors in cell-type specific co-expression modules, thus contributing to unveil the possible role of these genes to pathogenesis. Altogether, this work contributes to unravel the potential biological processes affected by amyloid versus tau pathology and how they could contribute to the pathogenesis of AD and PSPArtigo Astrocyte heterogeneity in the brain: from development to disease(2015-03-20) Schitin, Clarissa; Nogaroli, Luciana; Costa, Marcos Romualdo; Hedin-Pereira, CeciliaDissertação A cafeína exerce efeitos positivos sobre a memória tipo episódica em ratos adultos sem influenciar a sobrevivência neural no giro denteado(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-04-27) Macêdo, Priscila Tavares; Silva, Regina Helena da; Costa, Marcos Romualdo; ; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; ; http://lattes.cnpq.br/0101190051087933; ; http://lattes.cnpq.br/1872402592731465; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; ; http://lattes.cnpq.br/9209418339421588; Abílio, Vanessa Costhek; ; http://lattes.cnpq.br/2393173678667897A cafeína é um leve psicoestimulante que em baixas doses tem efeitos cognitivos e mnemônicos positivos, enquanto em altas doses tende a possuir efeitos prejudiciais sobre esses processos. A memória tipo-episódica em roedores pode ser avaliada com tarefas hipocampo-dependentes. O giro denteado é uma subregião hipocampal onde ocorre neurogênese no adulto, e acredita-se que esse processo esteja relacionado à sua função de separação de padrões, ou seja, identificação de padrões espaço-temporais para discriminar eventos. Além disso, a neurogênese é influenciada pelo aprendizado de tarefas espaciais e contextuais. Nosso objetivo foi avaliar os efeitos comportamentais em tarefas tipo-episódicas, em ratos Wistar machos, submetidos a tratamentos agudo ou crônico com cafeína, nas doses de 15mg/kg ou 30mg/kg. Além disso, procuramos avaliar as relações do efeito crônico da cafeína, em doses baixa e elevada, bem como da influência do aprendizado de tarefas hipocampo-dependentes, sobre a sobrevivência de neurônios nascidos no início do tratamento, fazendo uso de BrdU para marcar novas células geradas no giro denteado. Quanto ao tratamento agudo, vimos que o grupo salina tendeu a apresentar melhor discriminação temporal e espacial que os grupos cafeína, nas tarefas executadas. Os resultados do tratamento crônico mostraram que houve melhor discriminação do grupo cafeína 15 mg/kg (dose baixa) quanto ao aspecto temporal da memória episódica; já o grupo cafeína 30mg/kg (dose alta) conseguiu discriminar melhor temporalmente em condição de maior dificuldade de execução em comparação a menor dificuldade. Avaliação da neurogênese por meio de imunohistoquímica para contagem de novos neurônios gerados no giro denteado não revelou nenhuma diferença entre os grupos do tratamento crônico. Assim, os efeitos positivos mnemônicos do tratamento crônico com cafeína não estão relacionados com a sobrevivência neuronal. Entretanto, outro mecanismo plástico deve explicar o efeito mnemônico positivo, haja vista que não houve melhora nos grupos tratados com cafeína administrada agudamenteDissertação Caracterização comportamental e distribuição de neurônios inibitórios em um modelo animal de autismo induzido por ácido valpróico(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-08-23) Sousa, Juliana Alves Brandão Medeiros de; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; ; http://lattes.cnpq.br/9209418339421588; ; http://lattes.cnpq.br/0874834998078447; Gottfried, Carmem Juracy Silveira; ; http://lattes.cnpq.br/3658669547742426; Costa, Marcos Romualdo; ; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445O autismo compreende um grupo heterogêneo de desordens do neurodesenvolvimento que afetam a maturação cerebral e produzem déficits sensoriais, motores, de linguagem e de interação social no início da infância. Diversos estudos tem demonstrado um importante envolvimento de fatores genéticos que levam à predisposição ao autismo, que são possivelmente afetados por modulações ambientais durante a vida embrionária e pós-natal. Estudos recentes em modelos animais indicam que alterações no controle epigenético durante o desenvolvimento podem gerar distúrbios na maturação neuronal e produzir um circuito hiper-excitável, resultando em sintomas típicos do autismo. No modelo animal de autismo induzido por ácido valpróico (VPA) durante a gestação de ratas, foram observadas alterações comportamentais, eletrofisiológicas e celulares semelhantes às observadas nos pacientes com autismo. Entretanto, ainda são poucos os estudos que correlacionam alterações comportamentais com a suposta hiper-excitabilidade neuronal desse modelo. O objetivo desse estudo foi de gerar o modelo animal de autismo por exposição pré-natal ao VPA e avaliar o desenvolvimento e comportamento pós-natal e pré-púbere (PND 30). Além disso, quantificamos a distribuição neuronal de interneurônios parvalbumina-positivos no córtex pré-frontal medial (CPFm) e de células de Purkinje no cerebelo de animais VPA. Nossos resultados mostraram que o tratamento com VPA induziu alterações no desenvolvimento, que foram observadas em alterações comportamentais quando comparadas com os animais controle. Animais VPA mostraram claras alterações comportamentais, como hiperlocomoção, estereotipia prolongada e redução na interação social com animal não-familiar. A quantificação celular revelou uma diminuição no número de interneurônios parvalbumina-positivos no córtex cingulado anterior e no córtex pré-límbico, sugerindo um desbalanço na excitação/inibição nesse modelo animal de autismo. Também observamos que essa redução ocorreu principalmente nas camadas corticais II/III e V/VI. Não observamos modificação na densidade de células de Purkinje na região Crus I do córtex cerebelar. Em conjunto, nossos resultados fortalecem a validade de face do modelo VPA em ratos e relatam modificações específicas na circuitaria inibitória do CPFm nesse modelo de autismo. Novos estudos devem abordar correlatos eletrofisiológicos particulares com alterações celulares, de forma a esclarecer as disfunções comportamentais encontradas nesse modelo animalArtigo Cell therapy for stroke: use of local astrocytes(2012-10-31) Chouchane, Melek; Costa, Marcos RomualdoStroke refers to a variety of conditions caused by the occlusion or hemorrhage of blood vessels supplying the brain, which is one of the main causes of death and the leading cause of disability worldwide. In the last years, cell-based therapies have been proposed as a new approach to ameliorate post-stroke deficits. However, the most appropriate type of cell to be used in such therapies, as well as their sources, remains a matter of intense research. A good candidate cell should, in principle, display high plasticity to generate diverse types of neurons and, at the same time, low risk to cause undesired outcomes, such as malignant transformation. Recently, a new approach grounded on the reprogramming of endogenous astrocytes toward neuronal fates emerged as an alternative to restore neurological functions in several central nervous system diseases. In this perspective, we review data about the potential of astrocytes to become functional neurons following expression of neurogenic genes and discuss the potential benefits and risks of reprogramming astrocytes in the glial scar to replace neurons lost after stroke.Artigo Continuous live imaging of adult neural stem cell division and lineage progression in vitro(2011) Costa, Marcos Romualdo; Ortega, Felipe; Brill, Monika S.; Beckervordersandforth, Ruth; Petrone, Ciro; Schroeder, Timm; Götz, Magdalena; Berninger, BenediktLittle is known about the intrinsic specification of adult neural stem cells (NSCs) and to what extent they depend on their local niche. To observe adult NSC division and lineage progression independent of their niche, we isolated cells from the adult mouse subependymal zone (SEZ) and cultured them at low density without growth factors. We demonstrate here that SEZ cells in this culture system are primarily neurogenic and that adult NSCs progress through stereotypic lineage trees consisting of asymmetric stem cell divisions, symmetric transit-amplifying divisions and final symmetric neurogenic divisions. Stem cells, identified by their astro/radial glial identity and their slow-dividing nature, were observed to generate asymmetrically and fast-dividing cells that maintained an astro/radial glia identity. These, in turn, gave rise to symmetrically and fast-dividing cells that lost glial hallmarks, but had not yet acquired neuronal features. The number of amplifying divisions was limited to a maximum of five in this system. Moreover, we found that cell growth correlated with the number of subsequent divisions of SEZ cells, with slow-dividing astro/radial glia exhibiting the most substantial growth prior to division. The fact that in the absence both of exogenously supplied growth factors and of signals provided by the local niche neurogenic lineage progression takes place in such stereotypic fashion, suggests that lineage progression is, to a significant degree, cell intrinsic or pre-programmed at the beginning of the lineage.Artigo Differential expression levels of Sox9 in early neocortical radial glial cells regulate the decision between stem cell maintenance and differentiation(Society for Neuroscience, 2021-08-18) Fabra-Beser, Jaime; Araújo, Jéssica Alves de Medeiros; Coelho, Diego Marques; Goff, Loyal A.; Costa, Marcos Romualdo; Müller, Ulrich; Gil-Sanz, CristinaRadial glial progenitor cells (RGCs) in the dorsal telencephalon directly or indirectly produce excitatory projection neurons and macroglia of the neocortex. Recent evidence shows that the pool of RGCs is more heterogeneous than originally thought and that progenitor subpopulations can generate particular neuronal cell types. Using single-cell RNA sequencing, we have studied gene expression patterns of RGCs with different neurogenic behavior at early stages of cortical development. At this early age, some RGCs rapidly produce postmitotic neurons, whereas others self-renew and undergo neurogenic divisions at a later age. We have identified candidate genes that are differentially expressed among these early RGC subpopulations, including the transcription factor Sox9. Using in utero electroporation in embryonic mice of either sex, we demonstrate that elevated Sox9 expression in progenitors affects RGC cell cycle duration and leads to the generation of upper layer cortical neurons. Our data thus reveal molecular differences between progenitor cells with different neurogenic behavior at early stages of corticogenesis and indicates that Sox9 is critical for the maintenance of RGCs to regulate the generation of upper layer neuronsArtigo Differential immunoglobulin and complement levels in leprosy prior to development of reversal reaction and erythema nodosum leprosum(2019-01-28) Francianne M. Amorim; Maurício L. Nobre; Larissa S. Nascimento; Alesson M. Miranda; Glória R. G. Monteiro; Francisco P. Freire-Neto; Maria do Carmo Palmeira Queiroz; José W. Queiroz; Malcolm S. Duthie; Costa, Marcos Romualdo; Steven G. Reed; Warren D. Johnson Jr.; Kathryn M. Dupnik; Selma M. B. JeronimoBackground Leprosy is a treatable infectious disease caused by Mycobacterium leprae. However, there is additional morbidity from leprosy-associated pathologic immune reactions, reversal reaction (RR) and erythema nodosum leprosum (ENL), which occur in 1 in 3 people with leprosy, even with effective treatment of M. leprae. There is currently no predictive marker in use to indicate which people with leprosy will develop these debilitating immune reactions. Our peripheral blood mononuclear cell (PBMC) transcriptome analysis revealed that activation of the classical complement pathway is common to both RR and ENL. Additionally, differential expression of immunoglobulin receptors and B cell receptors during RR and ENL support a role for the antibody-mediated immune response during both RR and ENL. In this study, we investigated B-cell immunophenotypes, total and M. leprae-specific antibodies, and complement levels in leprosy patients with and without RR or ENL. The objective was to determine the role of these immune mediators in pathogenesis and assess their potential as biomarkers of risk for immune reactions in people with leprosy. Methodology/findings We followed newly diagnosed multibacillary leprosy cases (n = 96) for two years for development of RR or ENL. They were compared with active RR (n = 35), active ENL (n = 29), and healthy household contacts (n = 14). People with leprosy who subsequently developed ENL had increased IgM, IgG1, and C3d-associated immune complexes with decreased complement 4 (C4) at leprosy diagnosis. People who developed RR also had decreased C4 at leprosy diagnosis. Additionally, elevated anti-M. leprae antibody levels were associated with subsequent RR or ENL. Conclusions Differential co-receptor expression and immunoglobulin levels before and during immune reactions intimate a central role for humoral immunity in RR and ENL. Decreased C4 and elevated anti-M. leprae antibodies in people with new diagnosis of leprosy may be risk factors for subsequent development of leprosy immune reactions.Artigo Differential transcript usage unravels gene expression alterations in Alzheimer’s disease human brains(Springer Science and Business Media LLC, 2021-01-04) Coelho, Diego Marques; Iohan, Lukas da Cruz Carvalho; Farias, Ana Raquel Melo de; Flaig, Amandine; Lambert, Jean-Charles; Costa, Marcos RomualdoAlzheimer’s disease (AD) is the leading cause of dementia in aging individuals. Yet, the pathophysiological processes involved in AD onset and progression are still poorly understood. Among numerous strategies, a comprehensive overview of gene expression alterations in the diseased brain could contribute for a better understanding of the AD pathology. In this work, we probed the differential expression of genes in different brain regions of healthy and AD adult subjects using data from three large transcriptomic studies: Mayo Clinic, Mount Sinai Brain Bank (MSBB), and ROSMAP. Using a combination of differential expression of gene and isoform switch analyses, we provide a detailed landscape of gene expression alterations in the temporal and frontal lobes, harboring brain areas affected at early and late stages of the AD pathology, respectively. Next, we took advantage of an indirect approach to assign the complex gene expression changes revealed in bulk RNAseq to individual cell types/subtypes of the adult brain. This strategy allowed us to identify previously overlooked gene expression changes in the brain of AD patients. Among these alterations, we show isoform switches in the AD causal gene amyloid-beta precursor protein (APP) and the risk gene bridging integrator 1 (BIN1), which could have important functional consequences in neuronal cells. Altogether, our work proposes a novel integrative strategy to analyze RNAseq data in AD and other neurodegenerative diseases based on both gene/transcript expression and regional/cell-type specificitiesArtigo Direct reprogramming of adult human somatic stem cells into functional neurons using Sox2, Ascl1, and Neurog2(2018-06-08) Araújo, Jessica Alves de Medeiros; Hilscher, Markus M.; Marques-Coelho, Diego; Golbert, Daiane C. F.; Cornelio, Deborah A.; Medeiros, Silvia R. Batistuzzo de; Leão, Richardson Naves; Costa, Marcos RomualdoReprogramming of somatic cells into induced pluripotent stem cells (iPS) or directly into cells from a different lineage, including neurons, has revolutionized research in regenerative medicine in recent years. Mesenchymal stem cells are good candidates for lineage reprogramming and autologous transplantation, since they can be easily isolated from accessible sources in adult humans, such as bone marrow and dental tissues. Here, we demonstrate that expression of the transcription factors (TFs) SRY (sex determining region Y)-box 2 (Sox2), Mammalian achaete-scute homolog 1 (Ascl1), or Neurogenin 2 (Neurog2) is sufficient for reprogramming human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUCMSC) into induced neurons (iNs). Furthermore, the combination of Sox2/Ascl1 or Sox2/Neurog2 is sufficient to reprogram up to 50% of transfected hUCMSCs into iNs showing electrical properties of mature neurons and establishing synaptic contacts with co-culture primary neurons. Finally, we show evidence supporting the notion that different combinations of TFs (Sox2/Ascl1 and Sox2/Neurog2) may induce multiple and overlapping neuronal phenotypes in lineage-reprogrammed iNs, suggesting that neuronal fate is determined by a combination of signals involving the TFs used for reprogramming but also the internal state of the converted cell. Altogether, the data presented here contribute to the advancement of techniques aiming at obtaining specific neuronal phenotypes from lineage-converted human somatic cells to treat neurological disorders.Artigo Disentangling chemical and electrical effects of status epilepticus-induced dentate gyrus abnormalities(2019-11-05) Moura, Daniela M. S.; Sales, Igor R. P.; Brandão, Juliana A.; Costa, Marcos Romualdo; Queiroz, Claudio Marcos Teixeira deIn rodents, status epilepticus (SE) triggered by chemoconvulsants can differently affect the proliferation and fate of adult-born dentate granule cells (DGCs). It is unknown whether abnormal neurogenesis results from intracellular signaling associated with drug-receptor interaction, paroxysmal activity, or both. To test the contribution of these factors, we systematically compared the effects of kainic acid (KA)- and pilocarpine (PL)-induced SE on the morphology and localization of DGCs generated before or after SE in the ipsi- and contralateral hippocampi of mice. Hippocampal insult was induced by unilateral intrahippocampal (ihpc) administration of KA or PL. We employed conditional doublecortin-dependent expression of the green fluorescent protein (GFP) to label adult-born cells committed to neuronal lineage either one month before (mature DGCs) or seven days after (immature DGCs) SE. Unilateral ihpc administration of KA and PL led to bilateral epileptiform discharges and focal and generalized behavioral seizures. However, drastic granule cell layer (GCL) dispersion occurred only in the ipsilateral side of KA injection, but not in PL-treated animals. Granule cell layer dispersion was accompanied by a significant reduction in neurogenesis after SE in the ipsilateral side of KA-treated animals, while neurogenesis increased in the contralateral side of KA-treated animals and both hippocampi of PL-treated animals. The ratio of ectopic neurons in the ipsilateral hippocampus was higher among immature as compared to mature neurons in the KA model (32.8% vs. 10.0%, respectively), while the occurrence of ectopic neurons in PL-treated animals was lower than 3% among both mature and immature DGCs. Collectively, our results suggest that KA- and PL-induced SE leads to distinct cellular alterations in mature and immature DGCs. We also show different local and secondary effects of KA or PL in the histological organization of the adult DG, suggesting that these unique epilepsy models may be complementary to our understanding of the disease.Artigo Editorial: progenitor diversity and neural cell specification in the central nervous system(2015-09-09) Rouaux, Caroline; Hedin-Pereira, Cecília; Costa, Marcos RomualdoThe central nervous system (CNS) harbors an enormous diversity of neuronal and glial cell types, which can be identified according to morphological, chemical, and electrical properties. This variety of cell types is generated from progenitor cells located in different germinative niches, where distinct molecular signalings prompt distinctive transcription factors expression. In the last two decades, it has been acknowledged that such progenitor diversity is important for the generation of different subtypes of neurons, astrocytes and oligodendrocytes. Genetic fate-mapping studies have provided direct evidence for the contribution of separate cohorts of progenitor cells to generate individual subtypes of neurons and/or glial cells. Additionally, genetic deletions of single transcription factors and forced expression of ectopic transcription factor genes have pointed out the leading role of such molecules on the specification of different, individual cell types. However, other sources of data indicate that the environment plays important roles in cellular specification during CNS development, eventually overriding the influence of early transcription factors expression. These observations suggest that genetic determinants for both neuronal and glial specification would be changeable. However, the time-window during which neuronal and glial lineage genetic programs could be overwritten by external signals remains to be determined, along with exact signals that could perform such a fate modification. This research topic gathers a number of articles highlighting the role of a wide panel of intrinsic and extrinsic factors that contribute to the generation of such diversity.TCC Efeitos da administração sistêmica de pilocarpina sobre a expressão gênica no hipocampo de camundongos adultos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-12) Carvalho, Lukas Iohan da Cruz; Costa, Marcos Romualdo; Leão, Emelie Katarina Svahn; Dalmolin, Rodrigo Juliani SiqueiraAfetando cerca de 50 milhões de pessoas em todo o mundo, a epilepsia é uma das neuropatologias mais comuns no mundo moderno. Pode ser definida como convulsões recorrentes que afetam o cérebro como um todo ou apenas parte dele; essas convulsões vêm de uma excitação descontrolada dos neurônios, levando à morte celular. Cerca de 70% dos pacientes epilépticos respondem à medicação anticonvulsivante, enquanto 30% dos pacientes não respondem a ela. Por ser uma patologia que atinge um grande número de pessoas, estudar os mecanismos moleculares envolvidos no início e progressão da doença torna-se uma tarefa fundamental para compreendê-la. Modelos animais nos ajudam a mimetizar uma série de doenças, incluindo a epilepsia. A administração sistêmica de pilocarpina é um dos modelos utilizados para modelar a epilepsia em roedores. A pilocarpina é um agonista muscarínico; atua sobre receptores metabotrópicos, podendo levar à liberação de neurotransmissores excitatórios; entre eles, o glutamato, o principal neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central, que é tóxico em grandes quantidades. Diversas alterações histológicas foram descritas no hipocampo de camundongos e ratos tratados com pilocarpina, mas os mecanismos moleculares envolvidos nessas alterações permanecem elusivos. A fim de entender melhor este modelo e a epilepsia propriamente dita, analisamos o transcriptoma derivado de um banco de dados de todo o hipocampo em três diferentes momentos após a injeção intraperitoneal de pilocarpina em camundongos adultos. Utilizando bioinformática, identificamos genes diferencialmente expressos pelas células do hipocampo em 12 horas, 10 dias e 6 semanas após a injeção de pilocarpina, em comparação aos controles (injeções salinas). Nossos resultados mostram que um grande conjunto de genes envolvidos na neurogênese é up-regulated às 12h, o que poderia ajudar a entender o aumento da produção neuronal observada no giro dentado de camundongos injetados com pilocarpina. Aos 10 dias e 6 semanas, ainda observamos uma grande conjunto de genes envolvidos na diferenciação neuronal, assim como genes associados a respostas inflamatórias/imunes. Juntos, nossos dados contribuem para compreender os mecanismos moleculares envolvidos nas alterações celulares observadas no hipocampo de camundongos tratados com pilocarpina.