Title: A2A receptor blockade in the control of microglia impact upon neurons during early development
Authors: Cristovão, Gonçalo Filipe Pires 
Orientador: Gomes, Catarina Alexandra dos Reis Vale
Tomé, Ângelo José Ribeiro
Keywords: Receptor A2A de adenosina;Neurodesenvolvimento;Interacção microglia-neurónio
Issue Date: 2013
Abstract: Os precursores da microglia (macrófagos primitivos) migram para e colonizam o cérebro entre os dias embrionários 8 e 9.5 (E8 e E9.5), antes da formação de sinapses. Atendendo à sua capacidade fagocítica, tem sido descrito como preponderante o papel da microglia na definição de contactos sinápticos: a comunicação entre os neurónios e a microglia ao nível sináptico resulta na eliminação de sinapses – um processo denominado de synaptic prunning. No desenvolvimento do sistema nervoso, mas antes da sinaptogénese, o estabelecimento de circuitos neuronais requer suporte trófico ao axónio em desenvolvimento até à respectiva célula-alvo. Recentemente foi descrito que a eliminação da microglia ou a sua inactivação comprometem a sobrevivência neuronal, gerando uma nova hipótese para o papel da microglia durante o neurodesenvolvimento, para além da já conhecida capacidade fagocítica: um papel de suporte. Outros estudos têm demostrado que a microglia é necessária para o desenvolvimento de sinapses maduras em fases precoces do desenvolvimento (por exemplo, na regulação do número de sinapses funcionais) ou na regulação da neurogénese adulta. Vários factores libertados pelos neurónios-alvo ou pelas células gliais podem exercer um papel de suporte para o crescimento axonal; contudo, não foram identificados os mecanismos pelos quais a microglia poderá interferir com a diferenciação pré-sináptica, em particular quando sujeita a substâncias exógenas ou endógenas capazes de controlar as suas repostas. No presente trabalho investigámos a contribuição da microglia: (i) na acumulação de vesículas com material pré-sináptico ao longo do axónio – synapsin puncta; (ii) no comprimento da rede axonal; e (iii) no cone de crescimento, na ausência e na presença de moduladores microgliais, o lipopolissacárido (LPS) e um antagonista selectivo dos receptores A2A de adenosina (A2AR). A adenosina é um neuromodulador que activa diferentes subtipos de receptores; a activação dos A2AR controla importantes funções microgliais, nomeadamente quando condicionadas pela presença do LPS. As experiências foram realizadas numa co-cultura de neurónios imaturos em desenvolvimento e de células da microglia em dispositivos que permitem a modulação farmacológica selectiva dos A2AR da microglia, antes da activação dos A2AR neuronais. Os resultados do presente trabalho: (i) indicam que na presença do LPS, a microglia induz um aumento do número de synapsin puncta em neurónios. Este número não é afectado pela presença de um antagonista selectivo dos A2AR, na ausência e/ou na presença de LPS; (ii) sugerem que os receptores A2AR neuronais e microgliais podem exercer diferentes funções na regulação do comprimento da rede axonal; e (iii) revelam que a microglia tende a aumentar a área do cone de crescimento. Os presentes resultados sugerem que, para além do seu papel de synaptic prunning, a microglia pode estar envolvida nos processos de maturação axonal, e condicionar o posicionamento espacial da sinapse, uma hipótese que requer investigação futura. O presente trabalho corrobora a tese de que qualquer alteração ao nível da microglia pode resultar em perturbações do neurodesenvolvimento decorrentes de alterações sinápticas.
Yolk-sac derived primitive macrophages, precursors of microglial cells, begin migrating into and colonizing the brain between embryonic days 8 and 9.5 (E8 and E9.5), well before synaptogenesis. Due to their unique phagocytic function in the brain, microglia has been proposed as the sculptor scavenger of the developing brain: communication between neurons and microglial cells at the synaptic level results in the elimination of unwanted synapses – a process termed synaptic pruning. During brain development but before synaptogenesis, neurons establishing neural circuits require trophic support to synapse onto the respective target cell. Recently, it was reported that microglial elimination or inactivation compromises neuronal survival in developing brain, raising a new hypothesis for microglial role during early development, besides the well-known phagocytic ability: a supportive role. Other studies have shown that microglial cells are required for the development of mature synapses during phases of development subsequent to synapse formation (e.g. regulation of the number of functional synapses) or to regulate adult neurogenesis. Several factors synthesized by target neurons or surrounding glia may exert a supportive role for the growing axon; however, to date, it was not clearly identified the mechanism by which microglia could interfere with pre-synaptic differentiation, neither the exogenous or endogenous substances able to control these microglial responses. In the present work we investigated the potential contribution of microglial cells to: (i) the accumulation of synaptic vesicles with presynaptic material along the axon – synapsin puncta –; (ii) the length of the axonal network; and (iii) the growth cone morphology, in the absence and in the presence of microglial modulators: lipopolysaccharide (LPS) and adenosine A2A receptor (A2AR) ligands. Adenosine is a neuromodulator which activates different receptor subtypes; A2AR activation controls important microglial functions, namely if the cells are conditioned by the presence of the classical activator, LPS, a bacterial antigen. Importantly, the experiments were conducted in co-cultures of developing neurons and microglia established in appropriate devices to allow selective pharmacological blockade of microglial A2AR previous to the activation of neuronal A2AR. The present results: (i) show that microglial activation by the bacterial antigen LPS increases the density of synapsin puncta in developing neurons and that A2AR blockade does not affect synapsin density in both activated and non-activated microglia; (ii) suggest that neuronal and microglial A2AR may exert differential roles in the regulation of the length of the axonal network; (iii) show that microglia tends to increase the growth cone area. Altogether, these data suggest that, besides their role in synaptic pruning, microglia may be involved in events leading to axonal maturation, likely providing spatial information for synapse positioning and controlling axonal network. These novel observations reinforce the concept that any change of microglial cells during the early phases of brain development may result in synaptic abnormalities associated with neurodevelopmental disorders.
Description: Dissertação de mestrado em Bioquímica, apresentada ao Departamento de Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/24693
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dissertação_Crístóvão, Gonçalo.pdf2.34 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record
Google ScholarTM
Check
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.