Mec sistema nervoso

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1. Introdução ao ECM neural
Camillo Golgi descreveu, em primeiro lugar, o polianionico altamente organizado de mel e pentecomo uma colmeia de
estruturas de matriz extracelular (ECM) no cérebro. As pesquisas realizadas nas últimas décadas revelaram
que essas estruturas desempenham um papel importante na migração celular, na proliferação de neurites, na sinaptogênese,
estabilidade estrutural, plasticidade sináptica e regeneração no sistema nervoso central (Dityatev
e Schachner, 2003; Dityatev et al., 2014; Fawcett, 2015).
As moléculas de ECM neural produzidas e liberadas por neurônios e células gliais (Tabela 1)
se acumulam amplamente no espaço extracelular, mas são particularmente enriquecidos nos chamados
redes perineuronais (PNNs) (Bruckner et al., 1993). Essas estruturas ECM são predominantemente
associado à parvalbumina (PV) - os interneurônios de expressão comumente encontrados em muitas áreas de
cérebro adulto, como o hipocampo, córtex cerebral, cerebelo e tálamo (Brauer et al.,
1993; Dauth et al., 2016). Os PNNs envolvem somata, dendritas proximais e a inicial do axônio
segmentos de neurônios. Principais componentes dos PNNs são os proteoglicanos de sulfato de condroitina
(CSPGs) da família lecticana, tenascin-R (Tn-R), proteínas de ligação (Crtl1 / Hapln1 e Bra2) e
ácido hialurônico (HA) (Dauth et al., 2016; Kwok et al., 2011). CSPGs se ligam ao HA, a espinha dorsal
de PNNs, e esses complexos são estabilizados por proteínas de ligação e Tn-R. A formação de PNNs é
regulado em desenvolvimento, juntamente com a maturação dos neurônios GABAérgicos. Alterações em
condições fisiológicas, como cicatrização de feridas, gliose, envelhecimento, além de doenças psiquiátricas e
distúrbios neurológicos alteram a expressão ECM (Sethi e Zaia, 2017), sugerindo que a
A plasticidade da ECM mantém após a maturação do cérebro e pode ser uma parte essencial da
alterações fisiopatológicas no cérebro.
As funções dos componentes ECM individuais foram amplamente estudadas usando knockout
camundongos, anticorpos, aplicação de proteína recombinante e digestão enzimática de glicanos. Estes
Os estudos podem ser exemplificados pela análise de CSPGs da família lecticana e tenascinas, que são
sintetizados em neurônios, astrocitos, ogigendendrócitos e astrocitos reativos (Tabela 1) e
têm funções estabelecidas em cérebros normais e feridos.
Todos os lecticistas compartilham semelhanças estruturais. Eles contêm um domínio N-terminal G1 que
liga-se a HA, um domínio C-terminal G3 que é importante para a ligação Tn-R e um meio
parte transportadora de glicosaminoglicano. Wichia floribunda agglutinina (WFA), a mais utilizada
marcador de PNNs, visualiza os resíduos de N-acetilgalactosamina destes GAGs. Cadeias GAG de
os comprimentos variáveis ​​são ligados às proteínas do núcleo lecticano através de resíduos de serina. Além disso,
O splicing alternativo aumenta a diversidade estrutural dos lecticans. Por exemplo, no aggrecan o G3
O domínio que contém as repetições do fator de crescimento epidérmico (EGF) é suscetível a alternativas splicing. As variantes de Aggrecan mostram diferentes afinidades de ligação para Tn-C, Tn-R, fibulina-1 e fibulina-
2. A variante de junção que abriga o domínio EGF mostra maior afinidade para ligandos, no entanto, é
O nível de expressão é menor que o da variante que não possui o domínio EGF (Day et al., 2004). Dentro
caso de versican, o empalme ocorre nas duas regiões de fixação de glicosaminoglicano, GAG- e
GAG- domínio. Como resultado, são produzidas quatro variantes de junção versicais, dando origem a V0, V1, V2,
e formas V3 de versican. Embora V0, V1 e V3 estejam expressos em todos os tecidos incluindo o
sistema nervoso central, V2 é a principal isoforma no cérebro adulto, especialmente enriquecida em ECM
em torno de fibras mielinizadas e nós de Ranvier (Dours-Zimmermann et al., 2009; Schmalfeldt et
al., 1998). O brevic específico do Neural também é expresso como duas principais isoformas discretas geradas
por splicing alternativo, uma forma solúvel e uma membrana de membrana com ângulo GPI (Seidenbecher et
al., 1995). O brevic GPI-ancorado é anexado à superfície celular para transduzir ECM mediado
sinalização celular. A isoforma insolúvel solúvel e isenta de GPI de brevican é
produzido por astrocitos e neurônios in vitro e in vivo (Yamada et al., 1997). Sua expressão
está aumentando continuamente durante a vida como um dos CSPGs mais proeminentes em cérebros adultos
(Seidenbecher et al., 1995; Vegh et al., 2014b). Anilismo letal perinatal em ratos com falta de
O aggrecan em camundongos limita fortemente a investigação de sua função fisiológica in vivo (Watanabe e
Yamada, 2002). Embora os camundongos mutantes agreguos heterozigotos sobrevivam após o nascimento, seus
O fenótipo que mostra o anão e o desenvolvimento da degeneração da coluna vertebral também dificulta nossa
compreensão da função molecular aggrecan no cérebro (Watanabe et al., 1997). Notável,
a deleção genética de agrecro in vitro leva a uma perda de coloração de WFA, o que implica que o agregado é
componente essencial dos PNNs e transporta os glycoepitopes reconhecidos pela WFA (Giamanco et
al., 2010). Os camundongos Brevicano e Neurocan com vida normal e exibem menos
perturbou a rotulação de WFA do que PNNs sem aggrecan. No entanto, eles prejudicaram cedo e
formas tardias de potencialização a longo prazo (LTP), respectivamente (Brakebusch et al., 2002; Zhou et al.,
2001), sugerindo que essas moléculas estão envolvidas na modulação da sináptica do hipocampo
plasticidade em adultos.
Entre os membros da família tenascin, Tn-R e Tn-C têm sido amplamente estudados no
sistema nervoso. Eles são expressos por neurônios e glia e contêm repetições EGF e
domínios de fibronectina tipo III (Fn-III) (Norenberg et al., 1996). Sites alternativos de splicing em Fn-III
os domínios aumentam a variabilidade das isoformas de Tn-C e Tn-R (Joester e Faissner, 2001). Tn-R é
exclusivamente expresso em período adulta e localiza para nós de Ranvier e PNNs em vários
áreas do cérebro, incluindo córtex cerebral e hipocampo (Dauth et al., 2016; Weber et al.,
1999). Os oligodendrócitos mielinizantes são principalmente responsáveis ​​pela produção dessas moléculas, embora os neurônios e os astrócitos também sejam sugeridos como a origem celular de Tn-R (Jadin et al.,
2015; Okuda et al., 2014). Curiosamente, knockdown da expressão de Tn-R em culturas astrocíticas
reduz a expressão excitadora de aminoácido transportador 1 (GLAST) e a absorção de glutamato por
astrocitos (Okuda et al., 2014). Este estudo sugere que a regulação do glutamato
A homeostase no subconjunto de expressão de Tn-R de astrocitos pode contribuir para as interações neurônio-glia.
Estudos de ratos knockout Tn-R e Tn-C revelam papéis funcionais distintos dessas proteínas. Micedeficient
em Tn-R mostram estruturas anormais de ECM no nervo óptico e inibidor GABAérgico
neurônios no córtex e no hipocampo, enfatizando novamente que o Tn-R é crítico para a organização de
ECM nessas áreas (Bruckner et al., 2000; Haunso et al., 2000).
Ao contrário do que Tn-R está sendo acumulado em PNNs durante o período adulto, o Tn-C é transitoriamente
expressa durante o desenvolvimento embrionário por células de glia radiais e astrocitos imaturos e sua
A expressão declina na idade adulta. No entanto, mesmo após a maturação do cérebro, a expressão de Tn-C
o nível pode ser altamente regulado positivamente em astrocitos reativos e tecido de glioma em vários patológicos
condições incluindo fibrose, cicatrização de feridas, regeneração nervosa, inflamação e tumores cerebrais.
Tn-C interage com moléculas de adesão celular tais como contactina, integrinas e CSPGs (Day et al.,
2004; Grumet et al., 1994), modulando a transdução de sinal através da membrana plasmática.
Densidade anormalmente alta de neurônios principais, baixa densidade de PV / somatostatina positiva
Os neurônios GABAérgicos, a astrogliose, bem como morfologias anormais da colunadendrítica são encontrados em
Ratinhos deficiente em Tn-C (Gurevicius et al., 2009; Ikeshima-Kataoka et al., 2007; Irintchev et al.,
2005). Estes resultados indicam que Tn-C é crucial para o desenvolvimento normal de células e spinogênese.
Em cérebros maduros, a estimulação de alta freqüência induzindo LTP aumenta a expressão de Tn-C em
a camada de células granuladas (Nakic et al., 1998). Os ratos com deficiência de Tn-C apresentam comprometimento do tipo L
Plasticidade sináptica dependente do canal Ca2 + na área CA1, bem como teta aprimorada e
oscilação gama em CA1 (Evers et al., 2002). Assim, a expressão de Tn-C é crítica para a indução de
plasticidade sináptica do hipocampo e atividades da rede neural sincronizada.