Estudo temporal integrado de redes de co-expressão gênica e microRNAs em um modelo experimental de convulsão febril induzida por hipertermia

• Main Author: Nathália Amato Khaled
• Other Authors: Carlos Alberto Moreira Filho
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2018
• Subjects: Biologia computacional; Convulsões febris; Epilepsia; Hipocampo; MicroRNAs; Redes reguladoras de genes; Computational biology; Epilepsy; Hippocampus; Regulatory networks; Seizures febrile
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5141/tde-13022019-151025/

As convulsões febris complexas durante a infância representam um fator de risco relevante para o desenvolvimento da epilepsia. Apesar desse fato, as alterações moleculares induzidas por essas crises febris, que tornam o cérebro susceptível ao processo de epileptogênese, ainda são pouco conhecidas. Nesse contexto, a utilização de modelos animais de crises febris induzidas por hipertermia (HS) permite o estudo das alterações moleculares a partir de uma análise temporal desse processo. Assim, neste trabalho foram investigadas as alterações temporais nos perfis de microRNAs e de expressão gênica em explantes da região CA3 hipocampal de ratos Wistar obtidas em quatro intervalos de tempo após o insulto hipertérmico no décimo primeiro dia pós-natal (P11). Os intervalos temporais foram selecionados para avaliar as fases aguda (P12), latente (P30 e P60) e crônica (P120). A análise transcriptômica consistiu na construção de redes de co-expressão gênica, permitindo a identificação de módulos de genes e sua relação com os grupos experimentais e intervalos de tempo selecionados. Os genes também foram caracterizados hierarquicamente, identificando-se genes que conferem robustez às redes de co-expressão gênica (hubs). Além disso, foram avaliados o perfil de expressão diferencial de microRNAs e feita a análise integrada da expressão de microRNAs e expressão gênica dos hubs. Os resultados deste trabalho mostraram que: i) o insulto hipertérmico leva a alterações importantes no desenvolvimento e funcionamento cerebral ii) essas alterações estão associadas a uma assinatura temporal, presumivelmente da epileptogênese à readaptação do cérebro frente ao insulto precipitante inicial; iii) isso envolve um mecanismo de regulação das redes de co-expressão gênica por microRNAs. Esses resultados sugerem que as alterações transcricionais desencadeadas pelo insulto febril podem levar à reprogramação neuronal e ao remodelamento da cromatina, tornando o cérebro susceptível ao processo epiléptico crônico. Como nas epilepsias humanas por insulto febril, o modelo em rato reflete um processo que vai da epileptogênese à cronificação na fase adulta. Como muitos dos casos de epilepsia por insulto febril são refratários a drogas anticonvulsivantes, o entendimento temporal dos mecanismos moleculares envolvidos nesse tipo de epilepsia é relevante para se identificar alvos terapêuticos e desenvolver drogas anti-epileptogênicas === Complex febrile seizures during childhood represent a relevant risk factor for the development of epilepsy. Despite this fact, the molecular alterations induced by febrile seizures that make the brain susceptible to the process of epileptogenesis are still poorly understood. In this context, the animal models of febrile seizures induced by hyperthermia (HS) allow the study of the molecular alterations from a temporal perspective. Thus, we investigated the temporal alterations in the profiles of gene expression and microRNAs in explants of the hippocampal CA3 region of Wistar rats, here obtained at four-time intervals after the hyperthermal insult on the eleventh postnatal day (P11). Time intervals were selected to evaluate the acute (P12), latent (P30 and P60) and chronic (P120) phases. Transcriptomic analysis consisted of constructing gene co-expression networks, allowing the identification of gene modules related to selected time intervals. Genes were also characterized hierarchically identifying those that control the robustness of gene co-expression networks (hubs). In addition, the differential expression profile of microRNA and the integrated analysis of microRNA expression and hub\'s gene expression were evaluated. The results of this work showed that: i) hyperthermic insults lead to important changes in cerebral development and functioning related to febrile seizures; ii) each time interval shows a transcriptomic signature, probably reflecting the process from epileptogenesis to brain readaptation after the initial precipitating insult; iii) this process involves a mechanism of regulation of gene co-expression networks by microRNAs. These results suggest that transcriptional changes triggered by febrile insults may lead to neuronal reprogramming and chromatin remodeling, making the brain susceptible to the chronic epileptic process. Human epilepsy triggered by febrile insults in childhood is related to resistance to antiepileptic drugs and no anti-epileptogenic drug was developed so far. Therefore, a better understanding of the temporal mechanisms involved in the development of chronic epilepsy is mandatory in order to discover new therapeutic targets and, eventually, anti-epileptogenic drugs