Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/30749
Title: Increasesd brain levels of hydrogen peroxide in a transgenic mouse model of Huntington's disease
Authors: Laço, Mário Luís Nôro 
Orientador: Rego, Ana Cristina
Keywords: Doença de Huntington; Sinaptosomas; Stress oxidativo
Issue Date: 2015
Abstract: Huntington’s disease (HD) is an inherited autosomal neurodegenerative disorder characterized by neuronal loss in specific brain regions, notably the striatum and the cortex. HD is associated with a dynamic mutation, an expansion in CAG repeats, located in the exon 1 of the HD gene. When the CAG expansion exceeds 35 repeats, progressive motor disability, including chorea and rigidity, cognitive impairment and psychiatric symptoms become apparent. The HD gene codes for a 350 kDa protein with still unknown function, huntingtin. The expanded CAG tract is translated into an elongated polyglutamine (polyQ) domain at the N-terminus of huntingtin. The polyQ domain confers mutated huntingtin with new cellular toxic properties and a higher propensity for protein aggregation. Several pathological mechanisms have been proposed for HD pathogenesis. Previous data suggested a contribution of oxidative stress in HD neurodegeneration, however the precise role of these mechanisms in HD are still not entirely understood. To clarify this role, we isolated cortical brain synaptosomes and mitochondria from YAC128 HD transgenic (expressing full-length human mutant huntingtin) and age-matched wild-type mice with 9 and 12 months of age. Oxygen consumption was evaluated in freshly isolated cortical synaptosomes and no differences were observed between YAC128 and wild-type mice, at 9 and 12 months of age. Moreover, wild7 type and HD synaptosomes exhibited similar intrasynaptosomal Ca2+ levels, even after exposure to hydrogen peroxide (H2O2, 1 mM), a strong oxidant, or antimycin A (2 μM), a selective inhibitor of mitochondrial complex III. Concordantly, no differences in mitochondrial membrane potential were detected in HD and wild-type synaptosomes following exposure to H2O2 or antimycin A. However, HD synaptosomes at 12 months of age exhibited significantly higher basal levels of H2O2. At 9 months of age, the increase in H2O2 levels observed in HD synaptosomes was only observed after a pre-incubation with H2O2. Nevertheless, isolated cortical brain mitochondria from wild-type and YAC128 with 12 months of age exhibited no differences in H2O2 production at basal levels or after antimycin A or H2O2 stimuli. These data suggest a gradual increase in reactive oxygen species production following disease progression in YAC128 mice that may underlie cortical synaptic dysfunction
A doença de Huntington (DH) é uma patologia neurodegenerativa, hereditária, autossómica, dominante, caracterizada pela perda neuronal em regiões cerebrais específicas, nomeadamente no estriado e no córtex. A DH está associada à expansão dinâmica de repetições do codão CAG no exão 1 do gene HD que codifica para uma proteína de 350 kDa, de função ainda desconhecida, a huntingtina. Quando a expansão de CAG ultrapassa as 35 repetições surgem sintomas psiquiátricos, incapacidade motora progressiva, incluindo coreia e rigidez, e défice cognitivoe. A expansão de CAGs é transcrita como um domínio aumentado de poliglutaminas no terminal amínico da huntingtina A expansão de poliglutaminas confere à huntingtina mutante novas propriedades celulares, tóxicas e uma maior propensão para a agregação proteica. Vários mecanismos patológicos têm sido propostos para a patogénese da DH. Trabalhos anteriores sugerem uma contribuição do stresse oxidativo na neurodegenerescência que ocorre na DH, contudo o papel definitivo destes mecanismos ainda não estão totalmente esclarecidos. Para clarificar este papel, foram isolados sinaptossomas e mitocôndrias cerebrais a partir de murganhos “wild-type” e transgénicos para a DH (YAC 128), com 9 ou 12 meses de idade. O consumo de oxigénio foi avaliado em sinaptossomas corticais frescos, contudo não foram observadas diferenças entre murganhos “wild-type” e YAC128, tanto aos 9 como aos 12 meses de idade. Mais ainda, os sinaptossomas normais e DH apresentaram níveis semelhantes de Ca2+ intracelular, mesmo após a estimulação com peróxido de hidrogénio (H2O2 - 1 mM), um forte oxidante; ou com antimicina A (2 μM), um inibidor seletivo do complexo mitocondrial III. Em concordância, também não foram detetadas diferenças no potencial mitocondrial transmembranar dos sinaptossomas “wild-type” e sinaptossomas DH, após a exposição a H2O2 ou antimicina A. Contudo, os sinaptossomas de YAC128 com 12 meses apresentaram níveis basais de H2O2 significativamente mais elevados. Aos 9 meses de idade, o aumento dos níveis de H2O2 pelos sinaptossomas DH só foi observado após a préincubação com H2O2. Todavia, mitocôndrias cerebrais isoladas a partir de murganhos “wild9 type” ou YAC128 com 12 meses de idade não mostraram diferenças na produção basal de H2O2, ou mesmo, após estimulação com antimicina A ou H2O2. Estes resultados sugerem que existe um aumento gradual na produção de espécies reativas de oxigénio, associada à progressão da doença nos murganhos YAC128, que pode indicar a ocorrência de uma disfunção sináptica cortical
Description: Trabalho final de mestrado integrado em Medicina (Bioquímica), apresentado á Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/30749
Rights: embargoedAccess
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