Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease

Bibliographic Details
Main Author: Pereira, Maria João Dias da Rocha
Publication Date: 2021
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/10316/98782
Summary: Dissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de Medicina
id RCAP_27f8b7713d3eecb1d8f054005a398b68
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/98782
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
repository_id_str https://opendoar.ac.uk/repository/7160
spelling Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's diseaseTransferência mitocondrial entre astrócitos e neurónios na doença de AlzheimerDoença de AlzheimerTransport e transferência mitocôndrialMito-EVsMitofagiaAlzheimer's diseaseMitochondrial transport and transfermito-EVsMitophagyDissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de MedicinaAs mitocôndrias desempenham um papel crucial para a atividade neuronal, através do fornecimento de adenosina trifosfato (ATP) e regulação da concentração de cálcio, potenciando e regulando a atividade sináptica. A disfunção mitocondrial resulta em défices sinápticos e é considerada um evento inicial em doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer (DA). Evidências recentes sugerem que os astrócitos ajudam a manter uma rede mitocondrial neuronal saudável, não só através da degradação de mitocôndria disfuncionais libertadas pelos neurónios, mas também pela doação de mitocôndrias saudáveis. No entanto, a relevância destes processos na DA ainda não foi determinada. Assim, usando culturas primárias de astrócitos e neurónios isolados de murganhos AppNL-G-F, um modelo da DA, investigámos os mecanismos envolvidos na transferência mitocondrial entre astrócitos e neurónios. Observou-se que os neurónios AppNL-G-F apresentam défices substanciais no transporte mitocondrial anterógrado, juntamente com um número reduzido de mitocôndrias pré-sinápticas nos estadios iniciais da doença, o que provavelmente se reflete em alterações metabólicas na sinapse. Por outro lado, os astrócitos não apresentaram alterações bioenergéticas nem de movimento. No entanto, os astrócitos WT, ao contrário dos AppNL-G-F, aumentam a expressão de genes associados à mitocôndria quando em co-cultura com neurónios AppNL-G-F, sugerindo que os astrócitos AppNL-G-F poderão não ser tão eficientes a ajudar neurónios disfuncionais. Para validar estas observações, recolhemos vesículas extracelulares contendo mitocôndrias (mito-EVs) do meio condicionado e observamos que os astrócitos internalizam mitocôndrias libertadas pelos neurónios através de mecanismos dependentes de actina. Curiosamente, a captação de mito-EVs derivadas das culturas AppNL-G-F pelos astrócitos parece estar comprometida, em comparação com a captação de mito-EVs WT. Também verificamos que, após a internalização, apenas uma fração das mitocôndrias acabou por integrar a rede mitocondrial do astrócito, enquanto que a restante população parece ser direcionada para transmitofagia. Este processo parece estar comprometido em astrócitos AppNL-G-F, como evidenciado pela diminuição do número de eventos de mitofagia e da expressão de genes relacionados com mitofagia. Coletivamente, estes dados indicam que as mitocôndria neuronais são captadas e direcionadas para mitofagia e que isto poderá estar afetado no modelo AppNL-G-F. Experiências futuras são necessárias para entender como é que o fenótipo de cada tipo celular influência os resultados obtidos e as possíveis implicações para a patologia da DA.Mitochondria play crucial roles in neuronal activity by providing adenosine triphosphate (ATP) and buffering calcium to power and regulate synaptic activity. Mitochondrial dysfunction contributes to synaptic deficits and has been shown to be an early event in neurodegenerative diseases, like Alzheimer’s disease (AD). Recent evidence suggests astrocytes contribute to maintaining a healthy neuronal mitochondrial network by either degrading dysfunctional mitochondrial shed by neurons, and by donating healthy mitochondria. However, the relevance of these processes in AD is yet to be determined. Hence, using neuronal and astrocytic primary cultures isolated from the AppNL-G-F AD mouse model, we investigated the mechanisms involved in astrocyte-neuron mitochondrial transfer. We found that AppNL-G-F neurons have substantial deficits in mitochondrial anterograde transport, together with a reduced number of pre-synaptic mitochondria at the early stages of the disease, which likely reflects metabolic alterations at the synapse. On the other hand, astrocytes showed no bioenergetic nor movement impairments. However, we observed that WT, but not AppNL-G-F astrocytes, increase the expression of mitochondria-associated genes when in co-culture with AppNL-G-F neurons, suggesting AppNL-G-F astrocytes might not be as efficient in providing support to affected neurons. To further assess this, we collected extracellular vesicles containing mitochondria (mito-EVs) from the conditioned media and observed that astrocytes engulf mitochondria released by neurons through actin-dependent mechanisms. Interestingly, the uptake of AppNL-G-F-derived mito-EVs by astrocytes was impaired, in comparison to WT-derived mito-EVs, leading to a higher accumulation of extracellular ATP. We also observed that, following engulfment, only a fraction of mitochondria integrated the astrocytic mitochondrial network, while another population appeared to undergo transmitophagy. However, this process might be impaired in AppNL-G-F astrocytes, as shown by a decreased number of mitophagy events and downregulation of mitophagy-related genes. Altogether, these data indicate neuronal mitochondria are captured and directed to mitophagy in astrocytes and that this might be affected in the AppNL-G-F model. Future experiments are still required to understand the dynamics between each neuronal and astrocytic phenotype and the possible implications of these outcomes for AD pathology.Outro - Swedish Alzheimer Foundation (Alzheimerfonden, grant ref. no. AF-940103); The Swedish Research Council (Vetenskapsrådet, grant ref. no 2018–03102); Loo and Hans Osterman Foundation (grant ref. no. 2020-01226); Foundation for Geriatric Diseases at Karolinska Institutet (grant ref. no. 2020-02310).2021-09-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/98782https://hdl.handle.net/10316/98782TID:202931951engPereira, Maria João Dias da Rochainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2022-02-09T21:46:19Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/98782Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T05:47:31.160599Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
dc.title.none.fl_str_mv Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
Transferência mitocondrial entre astrócitos e neurónios na doença de Alzheimer
title Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
spellingShingle Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
Pereira, Maria João Dias da Rocha
Doença de Alzheimer
Transport e transferência mitocôndrial
Mito-EVs
Mitofagia
Alzheimer's disease
Mitochondrial transport and transfer
mito-EVs
Mitophagy
title_short Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
title_full Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
title_fullStr Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
title_full_unstemmed Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
title_sort Exploring astrocyte-neuron mitochondrial transfer in Alzheimer's disease
author Pereira, Maria João Dias da Rocha
author_facet Pereira, Maria João Dias da Rocha
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Maria João Dias da Rocha
dc.subject.por.fl_str_mv Doença de Alzheimer
Transport e transferência mitocôndrial
Mito-EVs
Mitofagia
Alzheimer's disease
Mitochondrial transport and transfer
mito-EVs
Mitophagy
topic Doença de Alzheimer
Transport e transferência mitocôndrial
Mito-EVs
Mitofagia
Alzheimer's disease
Mitochondrial transport and transfer
mito-EVs
Mitophagy
description Dissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de Medicina
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-09-09
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/10316/98782
https://hdl.handle.net/10316/98782
TID:202931951
url https://hdl.handle.net/10316/98782
identifier_str_mv TID:202931951
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
instacron:RCAAP
instname_str FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
collection Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
repository.name.fl_str_mv Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
repository.mail.fl_str_mv info@rcaap.pt
_version_ 1833602474938728448

Similar Items