Dissertations / Theses on the topic 'Neuroglia'

In vivo many forms of glia utilise both intercellular and extracellular pathways in the form of IP3 permeable gap junctions and cytoplasmic ATP diffusion to produce calcium waves. We introduce a model of ATP and Ca2+ waves in clusters of glial cells in which both pathways are included. Through demonstrations of its capacity to replicate the results of existing theoretical models of individual pathways and to simulate experimental observations of retinal glia the validity of the model is confirmed. Characteristics of the waves resulting from the inclusion of both pathways are identified and described.

Master of Science
In vivo many forms of glia utilise both intercellular and extracellular pathways in the form of IP3 permeable gap junctions and cytoplasmic ATP diffusion to produce calcium waves. We introduce a model of ATP and Ca2+ waves in clusters of glial cells in which both pathways are included. Through demonstrations of its capacity to replicate the results of existing theoretical models of individual pathways and to simulate experimental observations of retinal glia the validity of the model is confirmed. Characteristics of the waves resulting from the inclusion of both pathways are identified and described.

In experimental models of demyelination such as cat optic nerve injected with antibody to galactocerebroside, stepwise and ultimately full repair occurs, starting with recruitment of oligodendrocyte progenitor cells (OP) from surrounding tissue and culminating in remyelination by young competent oligodendrocytes. Endogenous repair of demyelination can also occur in the adult human central nervous system, as evidenced by remyelinated shadow plaques in MS, but ultimately fails in this disease, leading to areas of chronic demyelination where surviving axons are both dysfunctional in terms of conduction and vulnerable to ongoing damage. In order to meaningfully investigate this failure of remyelination in the human situation, an essential prerequisite is to be able to reliably identify the neuroglial cells, and in particular, oligodendrocyte lineage cells, involved in the repair pathway in situ in post mortem tissue. While some marker antigens have been shown to remain demonstrable despite autolytic change and through differing fixation levels, others are far more sensitive and only reliable in freshly obtained tissue with light fixation. For instance, the surface antigens NG2 and PDGFαR, which have been widely used in experimental studies as a marker for OP both in vivo and in vitro, have been shown to be adversely affected by both fixation and autolysis. To this end, the cat optic nerve demyelination model, in which the reparative oligodendrocyte lineage stages have been antigenically defined, was extended to normal optic nerve including lightly fixed tissue. Here, NG2, PDGFαR and the oligodendrocyte lineage transcription factors Olig1 and Olig2 were able to be demonstrated and then correlated with the existing antigenic phenotypes. Subsequently, normal human optic nerve, optimised for both morphological preservation and antigen retention, was used to develop an in vivo staining profile for all neuroglia including OP, that was then applied to conventionally prepared, normal and MS tissue. It was found that, with careful attention to technical parameters such as post mortem interval and details of fixation, OP and other stages of the remyelinating oligodendrocyte lineage could be identified in such material, resulting in meaningful insight into the repair status of the three MS samples studied.

Central nervous system injuries often lead to devastating consequences due to an unfavourable environment created after the injury. Current treatments have yet to address the environment for improved prospects of functional recovery. Transplantation of Schwann cells into the lesion site could in part address the issue, promoting nerve regeneration and enhancing functional recovery. Bone marrow stromal cells (BMSCs) promise to be a viable, autologous source for Schwann cell derivation. Fate-committed Schwann cells derived from BMSCs through co-culture with purified dorsal root ganglia (DRG) neurons suggest that the DRG neurons present juxtacrine cues that direct commitment to the Schwann cell fate. We hypothesize that Neuregulin 1 type III (NRG1(III)) is one such juxtacrine cue to which BMSC-derived Schwann cell-like cells (SCLC) respond in the switch to fate commitment. In this study, NRG1(III) was found to be expressed on freshly isolated DRG neurons and that SCLCs expressed both the ErbB2 and 3 receptors. Western blot analysis for phosphorylated Akt and MAPK provided indicators of downstream signalling of NRG1/ErbB complexes. We then tested if both the soluble and membrane bound forms of NRG1 mediate SCLC differentiation towards fate commitment. In contrast to the membrane-bound form on DRG neurons, soluble NRG1 failed to direct the SCLCs towards the Schwann cell fate. HEK293T cells that stably overexpress NRG1(III) were generated and tested as a neuronal surrogate that presents NRG1(III) on the cell surface. In a 5-day co-culture system with HEK293TNrg1(III) cells, SCLCs were found to develop elongated processes, acquiring either unipolar or bipolar morphology that resembles that of Schwann cells. Screening for marker expression by RT-PCR suggested that at this stage of morphological transition, SCLCs were not yet committed to the Schwann cell fate. The co-culture system will be pursued to find ex vivo conditions that direct differentiation of BMSC-derived SCLCs to fate-committed Schwann cells.
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Myelin is essential for neuronal survival and maintenance of normal functions of the nervous system. Demyelinating disorders are debilitating and are often associated with failure of resident oligodendrocyte precursor cells (OPCs) to differentiate into mature, myelinating oligodendrocytes. Derivation of OPCs, from a safe source that evades ethical issues offers a solution to remyelination therapy. We therefore hypothesized that bone marrow stromal cells (BMSCs) harbour neural progenitor cells at a pre-commitment stage and that in vitro conditions can be exploited to direct differentiation of these cells along the oligodendroglial lineage. For the current study, adult rat BMSCs used were >90% immunopositive for CD90, CD73, STRO-1 (stromal cell markers), 10% for nestin (neural progenitor marker) but negligible for CD45 (haematopoietic cell marker) as measured by flow cytometry. Transfer of the culture from a highly adhesive substratum to a moderately adhesive substratum resulted in increase in proportion of p75-positive cells but CD49b-positive cells remained at 97% and Sox 10-positive cells remained negligible. Transfer of the culture to a non-adherent substratum fostered the generation of neurospheres comprising cells that were positive for the neural stem/progenitor cell (NP) marker, nestin, and for the neural crest markers CD49b, p75 and Sox10. Prior to this stage, the BMSCs were not yet committed to the neural lineage even though transient upregulation of occasional marker may suggest a bias towards the neural crest cell lineage. The BM-NPs were then maintained in adherent culture supplemented with beta-Heregulin (β-Her), basic fibroblast growth factor (bFGF) and platelet-derived growth factor-AA (PDGF-AA) to direct differentiation along the oligodendroglial lineage. Within two weeks of glial induction, cells expressing the OPC markers - NG2, Olig2, PDGFRa and Sox10, were detectable and these could be expanded in culture for up to 3 months with no observable decline in marker expression. These BM-OPCs matured into myelinating oligodendrocytes after 2 weeks in co-culture with either dorsal root ganglion neurons or cortical neurons. In vivo myelination by BM-OPCs was demonstrated by exploitation of the non-myelinated axons of retinal ganglion cells of adult rats. By 8 weeks post-injection of BM-OPCs into the retina, myelin basic protein-positive processes were also observable along the retinal axons. The results not only suppport our hypothesis, but also provide pointers to the adult bone marrow as a safe and accessible source for the derivation of OPCs towards transplantation therapy in acute demyelinating disorders.
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Doctor of Philosophy

O caracol Megalobulimus abbreviatus é uma espécie terrestre, com preferência por lugares protegidos, úmidos e possui hábitos noturnos. Durante fases de baixa umidade atmosférica, este caracol costuma enterrar-se, mantendo-se retraído em sua concha, cuja abertura permanece fechada por um envoltório mucoso. Com este comportamento o animal evita a perda excessiva de água durante o período de estivação, mas enfrentará o problema da reduzida disponibilidade de oxigênio. Devido à sua alta taxa de consumo de oxigênio, o cérebro é um dos primeiros órgãos afetados na anoxia. Enquanto algumas poucas espécies de vertebrados, e um número maior de invertebrados, podem sobreviver por períodos prolongados sem oxigênio, o mesmo não se verifica nos mamíferos e os eventos degenerativos ocorrem tão rapidamente após cessar o suprimento de oxigênio que dificulta o entendimento de todas as sequências de mudanças e de eventos bioquímicos e fisiológicos que possam estar ocorrendo. Existe considerável interesse na compreensão dos mecanismos que promovem a tolerância dos organismos à falta de oxigênio, uma vez que a hipóxia-isquemia é a principal causa de lesão tecidual cardíaca e cerebral. Neste trabalho, foram utilizados animais divididos em grupos e submetidos a tempos de 3h e 12h de anoxia, seguidos de 2 tempos de reoxigenação: 15h e 14 dias. Após o experimento, os gânglios cerebrais foram obtidos e seccionados em ultramicrótomo, seguido de análise em microscópio eletrônico de transmissão Grupos controles apresentaram núcleos arredondados, com cromatina dispersa, aspecto homogêneo, citoplasma eletrolúcido e organelas com características normais. Grupos com 3h de anoxia apresentaram núcleos edematosos, com condensação de cromatina, com Membrana Nuclear (MN) íntegra. O Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) apresentou cisternas claras e poucos ribossomos livres, o Complexo de Golgi (CG) claro e com poucas vesículas, Mitocôndrias (M) pouco visíveis e Membrana Plasmática (MP) vacuolizada. A Célula Glial (CGl) mostrou condensação de cromatina. O grupo de 3h de anoxia com 15h de recuperação apresentou uma diminuição no edema, com ribossomos no interior do RER e vesículas entre as cisternas do CG. As M apresentam-se escuras e conteúdo pouco visualizado. A MP continua vacuolizada e a CGl com mesmo aspecto do grupo 3h. Com 14 dias de recuperação, os neurônios apresentaram uma dispersão da cromatina e MN íntegra. Grande número de ribossomos dispersos pelo citoplasma e no RER. O CG tem suas cisternas dilatadas, e inúmeras vesículas nas suas proximidades. As M permanecem como no grupo 15h de recuperação. Observou-se também interação da CGl com a MP, formando vesículas com conteúdo. O grupo submetido à 12h de anoxia apresentou também núcleo edematoso, com condensação de cromatina e MN íntegra, porém mais demarcada devido ao conteúdo nuclear na periferia do núcleo. Citoplasma com grande número de ribossomos e RER. O CG apresenta poucas cisternas e vesículas próximas à ele. As M pouco observadas e a MP apresenta interação glial como no controle. O grupo com 15h de recuperação mostra o núcleo granuloso, com algumas invaginações na MN. RER com cisternas estreitas e poucos ribossomos, assim como o CG com poucas vesículas. As M são facilmente detectadas e em grande número. CGl semelhante aos demais grupos. Com 14 dias de recuperação, os neurônios já possuem características do controle, com grande quantidade de ribossomos livres e CG dilatados com muitas vesículas. As M aparecem como no grupo 15h recuperado e a MP apresenta-se como no controle.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2010
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A ativação de células gliais na medula espinhal resulta em liberação de mediadores pró-inflamatórios que alteram a excitabilidade neuronal e contribuem para a amplificação da dor. No entanto, pouco se conhece sobre o papel da glia na inflamação periférica em doenças crônicas como a artrite. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da inibição da atividade glial na inflamação articular induzida por carragenina/LPS em ratos, bem como o papel da fractalcina e do TNF-? na interação entre neurônios e glia. Utilizou-se o modelo de artrite induzido por LPS (30 ng) intra-articular 72 horas após sensibilização prévia da articulação com carragenina (300 µg). Fluorocitrato, minociclina, anti-fractalcina, fractalcina, anti-TNF-?, TNF-? e talidomida foram injetados pela via intratecal 20 minutos antes do LPS. A nocicepção foi avaliada através da medida da incapacitação articular e o edema pelo aumento do diâmetro articular. Após 6 horas, o fluido sinovial (FS) e a medula espinhal (L4-L5) foram coletados para contagem de leucócitos e determinação da imunoreatividade do GFAP e OX-42, respectivamente. Doses baixas de fluorocitrato (0,3 nmol) e minociclina (6 e 24 nmol), inibiram o aumento do diâmetro articular induzido por carragenina/LPS. O aumento da dose destes fármacos exacerbou o efeito anti-edematogênico e inibiu a incapacitação e o acúmulo de leucócitos no FS. Aminoglutetimida (50 mg/kg) não alterou os efeitos hiponociceptivo e anti-edematogênico do fluorocitrato e da minociclina. A inibição do reflexo da raiz dorsal pela furosemida (3, 10 e 30 µg) não foi aditiva ao efeito causado pelos inibidores gliais. Fluorocitrato e minociclina reduziram a imunoreatividade para GFAP e OX-42 na medula espinhal. Fractalcina (0,3 e 30 ng) e TNF-? (1, 10 e 100 pg) intratecal aumentaram o diâmetro articular, a incapacitação e o acúmulo de leucócitos no FS. Os anticorpos anti-fractalcina (1 µg), anti-TNF-? (0,1; 0,5 e 1 µg) e a talidomida (10 e 100 µg) promoveram efeito contrário. Os efeitos pró-edematogênico e hipernociceptivo da fractalcina foram revertidos pelo fluorocitrato e pelo anti-TNF-?. A fractalcina aumentou a imunoreativadade para GFAP e OX-42 enquanto que a anti-fractalcina, o anti-TNF-? e a talidomida reduziram. Estes achados demonstram que além do seu papel na dor, a glia também contribui para a inflamação periférica induzida por carragenina/LPS, num processo que envolve a liberação de fractalcina e TNF-? na medula espinhal. A inibição do reflexo da raiz dorsal é sugerido como o mecanismo pelo qual os inibidores da ativação glial afetam o edema articular. Fármacos imunomoduladores administrados diretamente na medula podem ser úteis na terapia de doenças artríticas em pacientes que não respondem adequadamente ao tratamento convencional.

Orientador: Sara Teresinha Olalla Saad
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas
Made available in DSpace on 2018-08-22T11:44:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_ThiagoBorsoi_D.pdf: 4887111 bytes, checksum: 5ba29a0d383225adef5209fb35a27d81 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: A avulsão de raízes motoras, na interface do sistema nervoso central e periférico, já bem descrito na literatura, promove uma significativa perda sináptica com degeneração de cerca de 80% dos motoneurônios afetados. Não existem estratégias eficazes que propiciem uma reversão ou amenização deste quadro, mas alguns estudos já mostram que o passo fundamental é preservar os motoneurônios afetados. Pesquisas em diferentes áreas com células-tronco (CT) adultas estão sendo realizadas nos últimos anos e apresentam resultados promissores para a medicina regenerativa. Investigações recentes têm apontado para diferentes fontes de CT em tecidos adultos tais como de medula óssea, de sangue de cordão umbilical, tecido muscular, tecido nervoso, líquido amniótico entre outras. De modo geral, estas células apresentam como características principais a capacidade de proliferação e a diferenciação para outros tipos celulares. Entretanto, os principais problemas para o uso clínico das CT adultas são: i) pequena quantidade de células multipotentes, ii) o controle da diferenciação, iii) insuficiência no número de células viáveis e iiii) difícil obtenção. Como alternativa às dificuldades anteriormente citadas, o tecido adiposo tem sido foco de intensos estudos, pois este tecido possui rica fonte de células pluripotentes, além de apresentarem características positivas como fácil acesso ao tecido adiposo subcutâneo, obtenção em quantidade abundante e processo de isolamento celular relativamente simples. Apesar deste tecido apresentar organização complexa, é na fração celular do estroma vascular que se encontra uma rica população de células pluripotentes. Dados de literatura demonstram que as células mesenquimais derivadas de tecido adiposo (AT-MSC - Células mesenquimais de tecido adiposo), mediante incubação com meios de cultura variados, diferenciam-se em adipócitos, osteócitos, mioblastos, hepatócitos, células vasculares entre outras. A diferenciação de AT-MSC em células neuronais ainda é alvo de discussões e críticas na literatura, pois não há protocolos estabelecidos que induzam a diferenciação em células neuronais funcionais absolutas. Ainda, recentes estudos atribuem um potencial neuroprotetor e uma capacidade imunomodulatória à produção de fatores neurotróficos e a produção de fatores solúveis pelas AT-MSCs, constituindo talvez o principal mecanismo de ação destas células in vivo. O xenotransplante também é alvo de criticas de diversos trabalhos. Células humanas em modelo animal têm sido usadas constantemente em diversos trabalhos e o uso ou não de imunossupressores é um dos motivos de questionamento dos resultados, uma vez que sistemas imunológicos diferentes podem causar reações imunológicas não pretendidas nos estudos e, consequentemente, os resultados não seriam confiáveis. Entretanto, artigos de revisões x bibliográficas demonstram que diversos estudos envolvendo células-tronco mesenquimais e modelos animais têm resultados promissores e corroboram entre si. Com objetivo de investigar a ação de células-troncos de tecido adiposo de lipoaspirado humano em modelo animal, o presente trabalho propôs analisar a capacidade de sobrevivência das AT-MSCs humanas no modelo de avulsão da raiz ventral de ratos, bem como sua capacidade de neuroproteção dos motoneurônios lesionados e sua competência de imunossupressão no período de 2 semanas pós lesão (período agudo). Análise da dinâmica das sinapses, da reação astroglial e microglial e da reação de linfócitos T tiveram o objetivo de identificar condições que promovessem a sobrevivência e regeneração dos motoneurônios axotomizados assim como a capacidade de atuação das células humanas em ratos. Deste modo, foi observado que o tratamento com as AT-MSC humanas tiveram efeito neuroprotetor, uma vez que houve aumento significativo de sobrevivência neuronal e promoveram a estabilidade sináptica. As células humanas também tiveram ação imunomodulatória, reduzindo a astrogliose reativa e ativação microglial, bem como inibiu a atividade de linfócitos T. Pode-se dizer que no modelo a ação das células-tronco mesenquimais humanas ocorre semelhante ao de transplantes alogênicos em modelos animais
Abstract: It is well described in the literature that avulsion motor at the interface of the central and peripheral nervous system, promotes a significant loss of synaptic degeneration and 80% of motor neurons death. There is no effective strategies that favor a reversal or mitigation of this framework, but some studies have shown that the key step is to preserve motor neurons affected. Researches in different areas with stem cell (CT) adults are being undertaken in recent years and show promising results for regenerative medicine. Recent investigations have pointed to different sources of CT in adult tissues such as bone marrow, umbilical cord blood, brain, muscle tissue, amniotic fluid, among others. Generally, these cells have as main characteristics capacity for proliferation and differentiation to other cell types. However, the main problems for the clinical use of adult SC are: i) small amount of multipotent cells, ii) differentiation control, iii) low number of viable cells and iiii) difficulty to obtain. As an alternative to the difficulties mentioned above, adipose tissue has been the focus of intense study, because this tissue has a rich source of stem cells, in addition to having positive characteristics such as easy access to subcutaneous adipose tissue, obtained in abundant quantities and isolation process relatively simple. Despite the complex tissue organization, the stromal vascular fraction is rich of pluripotent population cells. Literature data show that stromal cells derived from adipose tissue (AT-MSC-adipose tissue mesenchymal stem cells) can differentiate by incubation with various culture media into adipocytes, osteocytes, myoblasts, hepatocytes, vascular cells, among others. The AT-MSC differentiation into neuronal cells is still subject of discussion and criticism in literature, since no established protocol has induced differentiation into function neuronal cells. Still, many studies attribute a potential neuroprotective and immunomodulatory capacity for the production's AT-MSC of neurotrophic factors and the soluble factors, constituting perhaps the main mechanism of action of these cells in vivo. Xenotransplantation is the target of criticism of many studies. Human cells constantly used in animal models have been used in several works and the use of immunosuppressants or not is subject to questioning of the results, since different immune systems can cause unwanted immune reactions in studies and, consequently, the results would not be reliable. Literature reviews show that several studies involving mesenchymal stem cells and animal models have shown promising results and corroborate each other. xii To investigate the action of stem cells from human adipose tissue lipoaspirate animal model, this study proposes to analyse the survivability of the human AT-MSC in ventral root avulsion model in rats as well as its ability to neuroprotection in moto neurons and their competence in the period of immunosuppression 2 weeks post injury (acute period). To identify conditions that promote the survival and regeneration of axotomized motoneurons as well as the capacity for action of human cells in mice, synapses dynamic analysis, astroglial and microglial reaction and reaction of T lymphocytes was examined. Thus, it was observed that treatment with AT-MSC had neuroprotective effect, since there was a significant increase in neuronal survival and the AT-MSC human promoted synaptic stability. Human cells also have immunomodulatory action, reducing reactive astrogliosis and microglial activation and inhibited the activity of T lymphocytes. It is possible that the model action of human mesenchymal stem cells is similar to that of allogeneic
Doutorado
Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento
Doutor em Fisiopatologia Medica

A proteína S100b no cérebro é produzida e secretada pela célula da glia astrócito, e exerce de acordo com sua quantidade extracelular, ação trófica ou tóxica sobre os neurônios. Investigamos a distribuição da proteína S100b, no animal em condição basal, realizando o mapeamento em diferentes áreas do encéfalo, com a técnica imuno-histoquímica, explorando a hipótese do aparecimento de S100b em áreas encefálicas preferenciais. A distribuição da proteína foi analisada pela técnica do imuno-histoquímica, com utilização de anticorpo anti-S100 (b subunidade). O mapeamento da proteína S100b ao longo do eixo AP, permitiu observar marcação de elementos gliais distribuídos pelo telencéfalo, diencéfalo, e tronco encefálico, onde a proteína apresentou-se preferencialmente distribuída, na comparação dos animais. Nossos resultados sugerem que a proteína pode estar relacionada ao fato dessa distribuição ser conservada como padrão dentro da espécie.
S100b protein is expressed primarily by astroglia in the brain, and practice functional implication of S100b secretion by astrocytes into the extracellular space is scant but there is substantial evidence that secreted glial S100b exerts trophic or toxic effects depending on its concentration. We provide here a detailed description of the distribution of the calcium-binding protein S100b in and glial elements in the encefalo of rats. The distribution of S100-like immunoreactivity was analyzed by antisera: monoclonal, the b subunit (S100b) of this protein. All sera showed glial positive elements, which were more abundant in the brainstem than in the prosencephalon. S100-immunoreactive was detected in glial elements, in different regions of the telencephalon, diencephalon and mesencephalon. This distribution appears very similar to that, as well as to sparse observations on different vertebrates. Therefore, our results suggest that the distribution pattern of this protein in glial elements is highly conserved between the species.