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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.17.2019.tde-27112018-153336
Document
Author
Full name
Amanda Juliana Sales
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Wegener, Sâmia Regiane Lourenço Joca (President)
Lacchini, Riccardo
Lisboa, Sabrina Francesca de Souza
Oliveira, Cilene Lino de
Zangrossi Junior, Helio
Title in Portuguese
Participação da metilação de DNA no desenvolvimento de alterações comportamentais e moleculares induzidas pelo estresse
Keywords in Portuguese
5-AzaD
antidepressivo
DNMT
fluoxetina
imipramina
metilação do DNA
RG108
RNAm
Abstract in Portuguese
Introdução: Mecanismos epigenéticos, como a metilação de DNA, desempenham um papel importante na neurobiologia da depressão. Enquanto o estresse aumenta a metilação de DNA e reduz a expressão de genes envolvidos na plasticidade neuronial, inibidores de DNA metiltransferases (DNMTi), enzimas que catalisam a metilação de DNA, aumentam rapidamente a expressão gênica e induzem efeitos tipo-antidepressivos em modelos animais. Considerando, ainda, que antidepressivos convencionais podem interferir com mecanismos epigenéticos, este trabalho testou a hipótese de que drogas DNMTi induzem efeito tipo-antidepressivo agudo e sustentado em modelos animais. Além disso, avaliamos se o efeito de antidepressivos convencionais e de DNMTis sobre os níveis de mRNA e de metilação de DNA em diferentes genes associados a depressão e regulados por mecanismos epigenéticos (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA e AMPA) em estruturas encefálicas (hipocampo dorsal, ventral e córtex pré-frontal) de animais submetidos a modelo animal de depressão. Métodos: Para tanto, ratos Wistar foram submetidos ao modelo do desamparo aprenddo [learned helplessness, LH, pré-teste (PT), 40 choques inescapáveis nas patas]. Os animais receberam injeções sistêmicas de DNMTi (5-AzaD ou RG108), antidepressivos (imipramina ou fluoxetina), ou veículo, por 1 ou 7 dias, e foram submetidos a sessão teste do desamparo aprendido (T, 30 choques escapáveis) no último dia. Adicionalmente, um grupo independente foi submetido ao mesmo protocolo experimental e sacrificados 1 h após a última injeção. As estruturas encefálicas foram dissecadas para posterior análise molecular [imunoprecipitação de DNA metilado (meDIP) e quantificação de RNAm por qRT-PCR). Resultados: O estresse dos choques nas patas aumentou o número de falhas no teste. O tratamento com DNMTi agudamente, assim como com antidepressivos (tratamento repetido), foi capaz de atenuar essas alterações comportamentais, efeito considerado tipo-antidepressivo nesse modelo. Ainda, o estresse aumentou a metilação de DNA e reduziu os níveis de RNAm para BDNF e TrkB, enquanto que o tratamento com RG108 atenuou essas alterações moleculares no córtex pré-frontal de ratos. Conclusão: Os presentes resultados indicam que DNMTi, diferente de antidepressivos convencionais, são capazes de induzir rápido e sustentado efeito tipo-antidepressivo. Além disso, BDNF e TrkB parecem ser importantes para a resposta comportamental induzida pela inibição de DNMTs no córtex pré-frontal de ratos submetidos ao LH.
Title in English
Involvement of DNA methylation in behavioral and molecular changes induced by stress
Keywords in English
5-AzaD
antidepressant
desipramine
DNA methylation
DNMT
fluoxetine
imipramine
RG108
Abstract in English
Introduction: Epigenetic mechanisms, such as DNA methylation, are thought to play an important role in the neurobiology of depression. While stress increases DNA methylation and decreases the expression of genes involved in neuronal plasticity, DNA methyltransferases inhibitors (DNMTi) increases gene expression and induces antidepressant-like effects in animal models. Considering that conventional antidepressants could interfere with epigenetic mechanisms, this work tested the hypothesis that acute treatment with DNMTi would induce acute and long-lasting antidepressant-like effects. Furthermore, we evaluated whether the stress could induce changes in the mRNA and DNA methylation levels in different genes involved with depression and regulated by epigenetic mechanisms (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA and AMPA) in different brain structures [dorsal hippocampus, ventral hippocampus and prefrontal cortex (PFC)] and whether such changes would be attenuated by systemic treatment with DNMTi (acutely) and antidepressants (chronically). Methods: Male Wistar rats were submitted to the learned helplessness model (LH; pretest session, 40 inescapable foot shocks). The animals received systemic injection the DNMTi (5-AzaD or RG108), antidepressants (imipramine or fluoxetine) or vehicle for one or seven days and were submitted to the LH test (30 escapable foot shocks) in the last day. Additionally, one independent group were submitted to the same experimental protocol and sacrificed one hour after last injection for collection of brain samples to further molecular analyses (methylated DNA immunopreciptation and mRNA levels by qRT-PCR). Results: Exposure to inescapable footshocks increased the number of escape failures in the test. Treatment with DNMTi (acute), as well as with antidepressants (repeated treatment), attenuated stress-induced behavioral responses, an antidepressant-like effect in this model. Moroever, stress increased DNA methylation and decreased RNAm levels of BDNF and TrkB, while treatment with RG108 attenuated molecular changes induced by stress in rat PFC. Conclusion: The present results indicate that DNMTi, different from conventional antidepressants, are able to induce rapid and sustained antidepressant-like effects. In addition, BDNF and TrkB appear to be important for behavioral response induced by inhibition of DNMTs in the rat PFC submitted to the LH.
 
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Publishing Date
2019-02-13
 
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