Avaliação comportamental e morfofuncional de junções neuromusculares e músculos estriados esqueléticos de camundongos com disfunção colinérgica a longo prazo

• Main Author: Luana Pereira Leite
• Other Authors: Cristina Guatimosim Fonseca
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2015
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WMV6E

=== The Neuromuscular Junctions (NMJ) is essential for the neuronal communication between the nerve terminals and muscle fibers leading to muscle contraction. One of the most critical processes of cholinergic transmission involves the event of storage of acetylcholine (ACh) in synaptic vesicles (SVs) through the vesicular acetylcholine transporter (VAChT). To assess the functional importance of the VAChT in the cholinergic transmission, Prado et al. (2006) generated a strain of mice knockdown for the VAChT gene and these animals have a pronounced deficit of muscle strength and motor performance. The VAChT knockdown (VAChT KDHOM) mouse model exhibited a ~ 70% decrease in VAChT expression reaches adulthood, but they are myasthenic and present cognitive deficits. In addition, VAChT KDHOM mice present others alterations at the neuromuscular synaptic level such as a reduction in quantal content and size, reduced miniature end-plate potentials frequency, impairment of motor performance and severe deficit in muscle strength. Although some alterations seen in VAChT KDHOM adult mice are already known, there is a lack of information when it comes to cholinergic dysfunction in middle aged and senescence mice. Could it induce further structural and functional changes on pre and postsynaptic components? Thereby, in this work our main goal was to investigate possible pre and postsynaptic alterations in NMJ of the diaphragm muscle and soleus (SOL) and extensor digitorum longus (EDL) muscles from mice with long-term cholinergic deficit. We show that diaphragm from mouse with reduced expression of VAChT does not present major changes in NMJ morphology or pulmonary function but presents alterations in the release of spontaneous synaptic vesicles, amplitude of the miniature end plate potential (MEPP). In addition, we observed that VAChT KDHOM mice performed worse in behavioral motor tests compared to WT littermates with the same age. Accordingly, we found that the SOL muscle fibers from VAChT KDHOM mice presented a significant increase in the cross sectional area (CSA) and expression of the type I Myosin Heavy Chain isoform (MyHC) and EDL presented a reduction in CSA in ours fibers. In addition, we also observed the presence of intramyofibrillar e intermyofibrillar glycogen in SOL muscles from VAChT KDHOM mice that were not found in their WT counterparts. Noteworthy, VAChT KDHOM mice treated with acetylcholinesterase inhibitor pyridostigmine performed similar to WT in motor tests and the CSA of SOL and EDL muscle fibers were partially rescued to control values, suggesting that an increase in ACh availability at the synaptic cleft helps reversing these motor deficits. These data suggest that ACh release plays a distinct role in maintaining the structure of muscular fibers and muscular function general, as well as being important in the regulation of spontaneous release of vesicles. === A junção neuromuscular (JNM) é essencial para a comunicação entre a terminação nervosa e as fibras musculares esqueléticas levando à contração do músculo esquelético. Um dos pontos mais críticos do processo de neurotransmissão colinérgica envolve o evento de armazenamento da acetilcolina (ACh) nas vesículas sinápticas (VSs) via transportador vesicular de acetilcolina (VAChT). Para avaliar a participação e a importância funcional do VAChT na neurotransmissão colinérgica, Prado et al. (2006) geraram uma linhagem de camundongos que apresenta expressão reduzida (knockdown) do gene do VAChT. Esses animais apresentam uma diminuição (~70 %) na expressão da proteína VAChT, porém possuem déficits cognitivos e são miastênicos. Além disso, os camundongos VAChT KDHOM apresentam outras alterações nas JNM como redução do tamanho e conteúdo quântico, redução da frequência potenciais de placa motora em miniatura e déficit na força muscular. No entanto, pouco se sabe sobre o que acontece com a morfologia e função do músculo esquelético e da JNM de camundongos que já possuem déficit colinérgico desde o nascimento até atingirem meia idade e a senescência, ou seja, um déficit colinérgico a longo prazo. Com isso, o objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações morfofuncionais dos elementos sinápticos de JNM do diafragma, bem como o de avaliar morfofuncionalmente os músculos soleus (SOL) e extensor longo dos dedos (EDL) de camundongos com disfunção colinérgica (knockdown para o gene do VAChT) a longo prazo. Através da realização de pletismografia e ventilação mecânica para avaliação pulmonar, percebemos que os camundongos VAChT KDHOM não se diferiram dos selvagens (WT) nos parâmetros avaliados. Observamos também que os camundongos VAChT KDHOM não apresentaram diferença quanto a avaliação dos elementos pré e pós-sinápticos da JNM do músculo diafragma, seja de maneira dependente ou não da atividade da terminação nervosa, assim como também não apresentaram alterações ultraestruturais adicionais. No entanto, percebemos que a redução a longo prazo de VAChT acarretou numa maior liberação espontânea de vesículas e provocou alteração na amplitude dos potenciais de placa motora em miniatura (MEPPs) comparado aos VAChT WT. Além disso, os camundongos VAChT KDHOM apresentaram pior desempenho em testes que avaliam a força muscular, o deslocamento e coordenação associado com alterações na área de secção transversal (CSA) e perímetro do músculo SOL e EDL, sendo o SOL apresentando hipertrofia e o EDL atrofia das suas fibras musculares. Além do mais, foram percebidas trocas na composição do tipo de fibra no músculo SOL dos VAChT KDHOM associado a acúmulos de glicogênio intra e intermiofibrilar. Essas alterações nas CSA encontradas nos músculos SOL e EDL foram parcialmente revertidas com 28 dias de tratamento com o fármaco anticolinesterásico, piridostigmina. Todos esses dados sugerem que a liberação de ACh possui um distinto papel na manutenção da estrutura das fibras musculares sendo fundamental para a função muscular global ao longo da vida do animal e que a redução de VAChT pode provocar alterações na liberação espontânea, mas não na liberação evocada de VSs em camundongos com déficit colinérgico a longo prazo.