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Impact of High Frequency repetitive Magnetic Stimulation on Astrocytes Subjected to Ischemia

2022-12-19Master thesis Embargoed access
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datacite.subject.fosCiências Médicas::Ciências Biomédicaspor
dc.contributor.advisorBaltazar, Graça Maria Fernandes
dc.contributor.authorFerreira, Susana Maria Alves
dc.date.accessioned2023-02-20T16:24:33Z
dc.date.embargo2025-10-27
dc.date.issued2022-12-19
dc.date.submitted2022-10-27
dc.description.abstractIschemic stroke (IS) is caused by the reduction or blockage of blood flow to the brain and is the third most common cause of death in Portugal. Due to its ability to improve the most frequent clinical sequelae left by brain ischemia, high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (HF-rTMS) has been considered a promising therapeutic strategy for IS. The observed improvements have been associated with changes in neurons and their synaptic liaisons. However, the hypothesis that this technique modulates astrocytes, potentiating their neuroprotective capabilities, was also raised. With the present work, we aim to clarify which mechanisms triggered by highfrequency repetitive magnetic stimulation (HF-rMS) in astrocytes contribute to its neuroprotective effects. Neuron-glia and astrocyte cortical cultures subject to oxygen and glucose deprivation were used as an in vitro model of ischemia. Neuroprotection promoted by HF-rMS was evaluated through the analysis of markers of neuronal activity and morphometric analysis of neurons. The levels of growth factors in the astrocyteconditioned medium (CM) were assessed through a Growth Factor Array and glialderived neurotrophic factor (GDNF) expression was analyzed by RT-PCR and Western Blot. Our results show that neurons injured by ischemia can be rescued through the modulation of astrocytes by HF-rMS. This modulation helps to maintain the number and length of neurites and increases the number of neurons expressing c-Fos. Quantification of glutamate transporters EAAT1 and EAAT2 in astrocyte extracts showed that EAAT2 levels were not affected by HF-rMS, however, EAAT1 levels were increased in cultures subjected to OGD and HF-rMS, suggesting that HF-rMS neuroprotection may involve a reduction of excitotoxicity. Furthermore, analysis of the astrocyte CM showed that HFrMS stimulated the release of several trophic factors by astrocytes, namely GDNF. Neutralization of GDNF present in the CM impeded the recovery of neurite number and length induced by HF-rMS and blocked the increase of c-Fos+ neurons, indicating that this neurotrophic factor plays a crucial role in the neuronal recovery induced by HF-rMS. Our results show that modulation of astrocytes by HF-rMS effectively rescues neurons injured by ischemia by decreasing excitotoxicity and promoting neuroprotection through the release of GDNF by the astrocytes. This suggests that by targeting astrocytes, HF-rMS can be used to promote neuroprotection in other brain lesions.eng
dc.description.abstractO acidente vascular cerebral isquémico (IS, do inglês ischemic stroke) é causado pela redução ou bloqueio do fluxo sanguíneo para o cérebro e é a terceira causa de morte mais comum em Portugal. A estimulação magnética transcraniana repetitiva de alta frequência (HF-rTMS, do inglês high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation) tem sido considerada uma estratégia terapêutica promissora para o IS, visto ter a capacidade de melhorar as sequelas mais frequentes causadas pela isquemia cerebral. As melhorias observadas têm sido associadas a alterações neuronais. Contudo, levantou-se a hipótese de esta técnica modular as astrócitos, potenciando as suas capacidades neuroprotetoras. Com o presente trabalho, pretendemos esclarecer quais os mecanismos desencadeados pela estimulação magnética repetitiva de alta frequência (HF-rMS, do inglês high-frequency repetitive magnetic stimulation) em astrócitos que contribuem para os seus efeitos neuroprotetores. Foi realizado um modelo in vitro de isquemia com culturas de astrócitos e culturas mistas de neurónios e astrócitos corticais sujeitas a privação de oxigénio e glicose (OGD, do inglês oxygen and glucose deprivation). A neuroprotecção promovida pela HF-rMS foi avaliada através da análise de marcadores de atividade neuronal e da análise morfométrica dos neurónios. Os níveis de fatores de crescimento no meio condicionado de astrócitos (CM, do inglês conditioned medium) foram avaliados através de um Array de fatores de crescimento e a expressão do fator neurotrófico derivado da glia (GDNF) foi analisada por RT-PCR e por Western Blot. Os nossos resultados mostram que a modulação dos astrócitos pela HF-rMS promove a recuperação neuronal após um insulto isquémico. Esta modulação ajuda a manter o número e o comprimento das neurites e aumenta o número de neurónios que expressam c-Fos. A avaliação dos níveis dos transportadores de glutamato EAAT1 e EAAT2 nos astrócitos mostrou que o EAAT2 não foi afetado pela HF-rMS, contudo, o EAAT1 aumentou em culturas sujeitas a OGD e HF-rMS, sugerindo que a neuroprotecção promovida pela HF-rMS pode envolver uma redução da excitotoxicidade. Além disso, a análise do CM de astrócitos mostrou que a HF-rMS estimulou a libertação de vários fatores tróficos pelos astrócitos, nomeadamente o GDNF. A neutralização do GDNF presente no CM de astrócitos impediu a recuperação do número de neurites e do seu comprimento induzido pela HF-rMS e diminuiu o número de neurónios c-Fos+, indicando que este fator neurotrófico desempenha um papel crucial na recuperação neuronal induzida pela HF-rMS. Em conjunto os resultados obtidos mostraram que a modulação de astrócitos pela HF-rMS é capaz de recuperar os neurónios lesionados pela isquemia, diminuindo a excitotoxicidade e promovendo a neuroprotecção através da libertação de GDNF pelos astrócitos. Esta observação sugere que, ao modular os astrócitos, a HF-rMS pode ser utilizada para promover a neuroprotecção em outras lesões cerebrais.por
dc.identifier.tid203224680
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.6/13049
dc.language.isoengpor
dc.relationHealth Sciences Research Centre
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dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectAcidente Vascular Cerebral Isquémicopor
dc.subjectAstrócitospor
dc.subjectEstimulação Magnética Repetitiva de Alta Frequênciapor
dc.subjectGdnfpor
dc.subjectNeuroprotecçãopor
dc.titleImpact of High Frequency repetitive Magnetic Stimulation on Astrocytes Subjected to Ischemiapor
dc.typemaster thesis
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oaire.awardTitleHealth Sciences Research Centre
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oaire.fundingStream6817 - DCRRNI ID
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project.funder.identifierhttp://doi.org/10.13039/501100001871
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project.funder.nameFundação para a Ciência e a Tecnologia
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rcaap.embargofctcontem dados temporariamente confidenciaispor
rcaap.rightsembargoedAccesspor
rcaap.typemasterThesispor
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thesis.degree.name2º Ciclo em Ciências Biomédicaspor

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