Caracterização do metabolismo e dinâmica mitocondrial em astrócitos derivados de células tronco pluripotentes induzidas de pacientes com esclerose múltipla

A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença autoimune caracterizada por um quadro inflamatório crônico e progressivo no Sistema Nervoso Central (SNC), que resultaem um processo de neurodegeneração axonal, originando quadros de deficiêncianeurológica nos pacientes. Recentemente, estabeleceu-se que os astrócitos (células da glia) apresentam umpapel chave na regulação das sinapses neuronais e na regulação dos processos inflamatórios e neurodegenerativos no SNC. Sabe-se também que os astrócitos são uma das maiores fontesde espécies reativas de oxigênio e issoestá diretamente relacionado à regulação da função mitocondrial.Mitocôndrias modificam sua morfologia constantemente de acordo com asnecessidades bioenergéticas da célula e alterações nos mecanismos de regulaçãopodem desencadear processos neurodegenerativos. A EM dificilmente é representada em todas as suasapresentações clínicas por modelos animais, sendo que muitos estudos terapêuticosem modelos experimentais não conseguiram ser traduzidos para humanos devido às diferenças interespecíficas. Ainda, o estudo do papel de células residentes do SNCem pacientes de EM é dificultado por questões éticas. Nesse sentido, as células tronco pluripotentes induzidas(hiPSC), que podem ser reprogramadas a partir de amostras de sangue ou de peledos pacientes e diferenciadas em qualquer população de células somáticas, surgemcomo uma abordagem poderosa para se investigar mecanismos moleculares quepossam estar associados ao desenvolvimento de doenças complexas como a EM.Desta forma, neste trabalho formulamos a hipótese de que astrócitos derivados dehiPSC de pacientes com EM devem apresentar alterações dedinâmica e metabolismo mitocondrial que podem estar associadas às característicasfenotípicas da EM. De maneira sucinta, os astrócitos derivados de hiPSC foram obtidos e caracterizados com sucesso. Observamos diferenças basais entre os grupos tendo os astrócitos dos pacientes apresentado enriquecimento de genes associados à mitofagia e a processos neurodegenerativos, bem como de transporte de moléculas pela mitocôndria. Em seguida, observamos nesse mesmo grupo um aumento na produção de superóxido e uma diminuição da qualidade mitocondrial. Analisando funcionalmente as células por meio da técnica de Seahorse observamos um aumento no metabolismo oxidativo e glicolítico nos astrócitos de pacientes, indicando um processo de estresse metabólico nessas células, além de uma diminuição significativa na eficiência bioenergética mitocondrial das mesmas. Por meio de microscopia eletrônica de transmissão analisamos a morfologia mitocondrial nos astrócitos e observamos um aumento significativo na fissão das mitocôndrias no grupo dos pacientes, corroborando nossos resultados de expressão gênica obtidos por PCR array. Ainda, ao encontro com os resultados anteriores, observamos uma diminuição no razão entre o DNA mitocondrial e o DNA nuclear. Como observamos um inchamento do retículo endoplasmático nos astrócitos de pacientes por microscopia eletrônica, fomos analisar a expressão de genes relacionados à via UPR (Unfolded Protein Response) bem como de genes ligados à regulação da resposta ao estresse mitocondrial e observamos que vários deles estão diminuídos significativamente nos astrócitos de pacientes, indicando um possível defeito na maquinaria celular de resposta ao estresse. Assim, nossos resultados sugerem um fenótipo de disfunção mitocondrial nos astrócitos derivados de pacientes com EM e abrem novas perspectivas para a modelagem da doença e futuras abordagens terapêuticas. (AU)