Estudo da atuação de substâncias de abuso durante o desenvolvimento embrionário por meio da químio-biologia de sistemas

• Main Author: Feltes, Bruno César
• Other Authors: Bonatto, Diego
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2013
• Subjects: Desenvolvimento embrionário; Síndrome alcoólica fetal : Complicações
• Online Access: http://hdl.handle.net/10183/84932

Muitos caminhos bioquímicos e interações moleculares ainda são pouco conhecidos para as ciências biomédicas, dentre elas a ação de pequenos compostos tóxicos no desenvolvimento embrionário de diferentes modelos biológicos. Neste sentido, dois cenários críticos, de amplo interesse clínico e de impacto social, se destacam: o abuso de tabaco e de bebidas alcoólicas. Sabe-se que os derivados químicos do tabaco e do etanol são capazes de alterar o funcionamento de diferentes vias bioquímicas, levando a modificações. Por exemplo, crianças nascidas de mulheres fumantes expostas ou usuárias de tabaco mostram inúmeras alterações morfológicas e funcionais em diferentes tecidos do seu organismo. Da mesma forma, o abuso de álcool durante a gravidez é responsável por danos ao tecido neural do feto que, ao nascer, apresenta problemas cognitivos, motores e de aprendizado que se agravam ao longo da vida. Esse quadro patológico é chamado de Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Infelizmente, devido à complexidade inerente dos sistemas bioquímicos, os mecanismos moleculares subjacentes a ambos cenários são escassos. Assim, essa dissertação de mestrado visa aplicar diversas ferramentas de químio-biologia de sistemas para elucidar os possíveis alvos e caminhos moleculares relacionados às anomalias geradas pelo abuso de tabaco e à SAF. Para tanto, análises topológicas globais e locais de redes de interação foram empregadas juntamente com informações transcritômicas para ambas as condições de uso de tabaco e de etanol em modelo humano e murino (Mus musculus). As análises dos efeitos do tabaco no desenvolvimento mostram que o abuso deste resulta na alteração na biossíntese de prostaglandinas e leucotrieno, assim como na regulação negativa de genes HOX e receptores de ácido retinóico. Da mesma forma, foi possível identificar diversas proteínas relacionados a diferenciação celular e formação do tecido ósseo. Por fim, as análises dos efeitos do etanol no neurodesenvolvimento indicam que o etanol afeta a diferenciação neural e importantes processos como a via de glutamato e o metabolismo de diferentes vitaminas. As análises indicam que o etanol pode causar graves quadros de neuroinflamação. Também se observou que diversas vitaminas têm a sua biossíntese e o seu metabolismo alterado pelo etanol, com importantes implicações no neurodesenvolvimento. === Many pathways and molecular interactions are still poorly described in biomedical sciences. Among these pathways, the knowledge related to the action of toxic compounds during embryonic development is largely unknown. In this sense, two scenarios, of broad clinical and social impact stand out: the abuse of tobacco and alcohol in the form of fermented or distillates. It is known that the chemical derivatives of tobacco and ethanol are capable of alter the functionality of different biochemical pathways. For example, children born from smoking abusing women or exposed to tobacco smoke show innumerous morphological alterations in different tissues. In addition, the abuse of alcohol during pregnancy is responsible for damages in the fetus neural tissue. Those fetuses, after birth and during growth, present cognitive, motors and learning problems that aggravate in the course of life. This pathology is called Fetal Alcohol Syndrome (FAS). Unfortunately, due to the inherent complexity of biochemical systems, the molecular mechanisms underlying both scenarios are scarce and poorly understood. Thus, this master’s degree dissertation aim to apply different chemo-systems biology tools to elucidate the possible molecular pathways and potential targets related to the tobacco and SAF-related anomalies. For such, local and global topological analyses from interaction networks were employed together with transcriptomic information to both conditions of tobacco and ethanol abuse in human and mice (Mus musculus). The analysis of the effect of tobacco during development shows that the abuse of this drug results in the alteration of prostaglandin and leukotriene biosynthesis, as well for a negative regulation of HOX gene receptors and retinoic acid. Moreover, it was possible to identify different proteins related to osteogenesis. Finally, the analysis of the effects of ethanol in neurodevelopment indicate that ethanol impair neural differentiation and essential process, such as glutamate pathway and the metabolism of different vitamins. The gathered data also propose a model where ethanol can promote severe neuroinflammation. In addition, was observed that multiple vitamins had their biosynthesis and metabolism impaired by ethanol, with crucial implications for neurodevelopment.