Microglia-neuron interactions in the electrophysiological domain : can microglia respond directly to electrical signals?

• Main Author: Sousa, Sílvia Maria Vasconcelos
• Publication Date: 2019
• Format: Master thesis
• Language: eng
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.14/31508
• topic: Interação microglia-neurónio; Atividade elétrica neuronal; Campos elétricos; Morfometria; Análise de imagem; Câmaras de galvanotaxia; Microglia-neuron interaction; Neuronal electrical activity; Electric field; Morphometry; Image analysis; Galvanotaxis chambers

A microglia é um tipo de célula com um comportamento dinâmico, que está constantemente a analisar a sua vizinhança e a alterar a sua morfologia para se adaptar ao microambiente onde está inserida. Apesar de serem conhecidas como células eletricamente não excitáveis, as funções da microglia parecem estar extremamente coordenadas com o estado funcional das redes neuronais, o que sugere a existência de uma íntima comunicação com os neurónios. Embora esta comunicação, através de sinais químicos, já ter sido alvo de muitos estudos, ainda não é claro se a microglia tem a capacidade de monitorizar outro tipo de sinais, nomeadamente sinais elétricos. In vivo, a microglia estabelece contactos regulares e transientes (durante 4-5 min) com as estruturas pré- e pós-sinápticas neuronais, sendo a duração destes contactos regulada pelo perfil de atividade neuronal. Além disso, a sua morfologia e o perfil de expressão genética também são modulados pelo nível de atividade neuronal. Estes factos indicam que a comunicação microglia-neurónio é sincronizada de modo a manter a funcionalidade e a homeostasia do SNC. Um elemento relevante, é que a microglia expressa diferentes tipos de canais iónicos dependentes de voltagem, tendo alguns destes canais, funções focadas na regulação do potencial de repouso da membrana e concentrações iónicas intracelulares. Estes canais iónicos dependentes de voltagem deixam em aberto a possibilidade de deteção direta de potenciais elétricos neuronais. Esta interação elétrica continua, porém, inexplorada. Portanto, este trabalho tem como objetivo investigar de que forma as propriedades elétricas do microambiente, para além da sinalização química, afetam a dinâmica da microglia. Por outras palavras, pretende-se decifrar se a microglia consegue detetar a atividade elétrica neuronal, e explorar os mecanismos envolvidos nessa deteção. Para investigar essa possível capacidade, foram utilizadas câmaras de galvanotaxia, para estudar as mudanças de comportamento da microglia quando sujeitas a campos elétricos compatíveis com as condições fisiológicas. Campos elétricos de 40 e 400 V/m foram aplicados à microglia durante 6 ou 24 horas, e as mudanças morfológicas observadas na microglia foram quantificadas através de análise de imagem. Para o campo elétrico de 40 V/m, observou-se um aumento da área e uma diminuição da irregularidade da membrana da microglia, ao longo do tempo. Por sua vez, o campo elétrico de 400 V/m, em ambos os períodos de tempo estudados, causou um aumento das protusões citoplasmáticas e nenhuma alteração na área da microglia O impacto de compostos bioativos (secretoma) resultante de diferentes perfis de atividade neuronal na microglia foi igualmente investigado. O meio condicionado neuronal (NCM) foi extraído de culturas neuronais funcionalmente ativas, em diferentes estados de maturação in vitro, e foi exposto à microglia durante 24 ou 48 horas. O tratamento com NCM resultou num aumento da área da microglia e numa tendência para um aumento da ramificação destas células. Em conclusão, este estudo mostrou que a microglia, tem a capacidade de detetar campos elétricos. Os mecanismos que levam à sua alteração morfológica na presença de campos elétricos ainda está por ser investigada. Trabalhos futuros poderão explorar estes mecanismos através do estudo da expressão de marcadores de ativação.