Metabolismo de Neurónios e Células da Glia
Objetivos
Nesta UC os alunos irão adquirir conceitos básicos sobre vários aspectos relacionados ao metabolismo das células cerebrais, assim como algum conhecimento científico sobre o estado da arte da investigação biomédica nesta área.
O foco principal será os metabolismo das células da glia e como estas células controlam e influenciam o funcionamento dos neurónios. Por exemplo, como o metabolismo da micróglia modula a neuroinflamação e como os astrócitos respondem às necessidades metabólicas dos neurónios e/ou a perfusão do fluxo sanguíneo no cérebro. Por fim, também será abordado como o metabolismo das células da glia influencia a saúde humana e o desenvolvimento de doenças (neurodegeneração e acidente vascular cerebral, por exemplo).
Dois níveis de aprendizagem serão abordados: (i) conhecimento teórico sobre a matéria a partir de livros de texto e (ii) sensibilização para o estado da arte sobre a investigação biomédica nesta área.
O objetivo final será a integração do conhecimento sobre as vias metabólicas das células da glia com os mecanismos que controlam o funcionamento do cérebro em condições fisiológicas e patológicas. Os alunos irão aprender a ler, analisar e criticar artigos científicos; assim como irão aprender algumas das principais técnicas e metodologias utilizadas na investigação biomédica nesta área. Sendo uma cadeira de 6º semestre, poderá ajudar a orientar os alunos nas suas escolhas de Mestrado e/ou outras especializações.
Caracterização geral
Código
13320
Créditos
3.0
Professor responsável
Helena Luísa de Araújo Vieira
Horas
Semanais - 2
Totais - 26
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
NA
Bibliografia
Review papers
Allaman I, (2011). Trends Neurosci 34, 76–87.
Iadecola C (2017). Neuron 96, 17–42.
Ito K & Suda T (2014). Nat Rev Mol Cell Biol 15, 243–256.
Li Q & Barres BA (2018). Nat Rev Immunol 18, 225–242.
Pellerin L (2012). J Cereb Blood Flow Metab 32, 1152–1166.
Sierra A, (2019). Trends Neurosci 42, 778–792.
Sweeney MD, (2019). Physiol Rev 99, 21–78.
Szepesi Z, (2018). Front Cell Neurosci
Vieira HLA, (2011). Prog Neurobiol 93, 444–455.
Belanger M, (2011) Cell Metab;14:724–38.
Rojo AI, (2014) Antioxid Redox Signal;21:1766–801
Livros
Glia
2015
Cold Spring Harbor Laboratory Press
The Glutamate/GABA-Glutamine Cycle: amino acid neurotransmitter homeostasis
Arne Schousbooe and Ursula Sonnewald
Advances in Neurology 13
Springer
Método de ensino
A UC está dividia em 3 componentes principais:
(i) Aulas teóricas - exposição dos conteúdos programáticos pelo docente, nomeadamente dos conceitos fundamentais sobre o metabolismo cerebral e das suas células. A bibliografia será fundamentalmente livros de texto e artigos de revisão. A metodologia será baseada em exposição dos conteúdos recorrendo a apresentações de slides em Powerpoint.
(ii) Seminários – uma exposição mais profunda e vocacionada para a investigação biomédica será feita através de seminários apresentados pelo docente ou por cientistas convidados. A bibliografia utilizada será baseada em artigos de revisão e artigos originais. Os seminários têm como objetivo levantar questões científicas sobre um determinado tema e auxiliando e potencializando a preparação pelos alunos dos journal clubs.
(iii) Apresentação e discussão de artigos científicos (journal clubs) – os alunos irão aprender parte da matéria através da pesquisa na literatura o que permitirá entrarem em contato com o estado da arte num determinado tema científico. O objetivo será tornar os alunos mais autónomos na pesquisa e selecção da informação, nomeadamente: na seleção das IGNOREes científicas, na leitura de artigos científicos e na selecção de informação. Os alunos serão incentivados a compreender e integrar os vários conteúdos abordados nas aulas teóricas e seminários, contribuindo para a consolidação dos conhecimentos e formação de um espírito crítico científico.
Método de avaliação
A avaliação dos alunos terá 3 componentes:
50% de componente teórica consistindo por um teste
45% de componente prática (através apresentação de artigos científicos e trabalho em grupo)
5% de participação nas aulas.
Há nota mínima no teste de 9,5 valores.
Conteúdo
Os conteúdos programáticos estão organizados em 6 diferentes temas relacionados com o metabolismo das células do cérebro.
1)Metabolismo neuronal
Os alunos já adquiriram conhecimentos sobre o Sistema Nervoso Central na UC de Fisiologia. Assim sendo, na presente UC será feita apenas uma breve revisão com um foco maior no potencial de ação devido às grandes necessidades metabólicas neuronais. Seguidamente, o metabolismo neuronal será abordado, sobretudo a utilização de diferentes IGNOREes de carbono e a sua grande dependência do oxigénio. Também serão abordados alguns dos sistemas de defesa celular dos neurónios, por exemplo defesas antioxidantes e autofagia seletiva.
2) Astrócitos: características, função, metabolismo
Os astrócitos são as células mais abundantes no cérebro. A sua morfologia, características e metabolismo serão ensinados. A interação astrócitos-neurónios será abordada a diferentes níveis: sinapse tripartida, metabolismo, resposta antioxidante, reciclagem de metabolitos e de outras moléculas. De forma mais concreta serão elucidado alguns processos, tais como: o ciclo glutamina-glutamato; o shuttle do lactato entre os astrócitos e os neurónios; a reciclagem de aminoácidos, o metabolismo da glutationa e tamponização de pH.
3) Barreira Hemato-encefálica, Unidade neurovascular e o controlo das necessidades metabólicas do cérebro
A Barreira Hemato-encefálica será descrita em termos da sua composição celular e funções, nomeadamente astrócitos, pericitos e células endoteliais, assim como microglia e células do músculo liso vascular. O conceito de unidade neurovascular será ensinado, nomeadamente como esta unidade controla o metabolismo cerebral e faz o acoplamento entre as necessidades metabólicas e a perfusão sanguínea. As funções neuroprotetoras da barreira hemato-encefálica serão abordadas, como por exemplo a manutenção do parênquima cerebral como um “santuário”, ou seja, isolado das células do sangue, factores tóxicos em circulação ou agentes patogénicos. As estruturas de adesão célula-célula também serão expostas.
4) Microglia, inflamação e metabolismo
O conceito da microglia como células imunes residentes no cérebro será explicado. As principais funções da microglia que serão abordadas são o controlo da neuroinflamação e da fagocitose. Os estados anti- e pro-inflamatórios da microglia serão estudados nas suas diferentes vertentes: morfologia, produção e libertação de
citocinas (e a sua sinalização) e o metabolismo microglial. Também serão abordados neste curso as alterações metabólicas entre as vias oxidativas e glicolíticas e o seu impacto nos processos neuroinflamatórios, como por exemplo o efeito de metabolitos no controlo da resposta inflamatória. Por fim, mecanismos da comunicação bidirecional entre neurónios e microglia serão expostos.
5) Metabolismo celular e neurogénese
Será apresentada uma introdução sobre a neurogénese em adultos. Seguidamente será estudado o metabolismo neuronal no controlo da diferenciação neuronal, em particular como alterações das vias metabólicas oxidativas para glicolíticas (e vice versa) podem modificar o estado das células estaminais ou progenitoras entre proliferação e diferenciação.
6) Metabolismo da células da Glia e Doença
Doenças cerebrais isquêmicas
O acidente vascular cerebral (AVC) isquêmico e a encefalopatia hipóxica-isquémica do recém nascido são dois exemplos de patologias em que o metabolismo tem um papel muito relevante. Interrupção total do fluxo sanguíneo ou baixos níveis de perfusão têm consequências graves no tecido cerebral devido à falta de oxigénio e IGNOREes de carbono (sobretudo glucose). Estas lesões estão associadas a uma baixa taxa metabólica que leva a excitotoxicidade, stress oxidativo, inflamação, morte celular, entre outros. Estes factos e conceitos serão ensinados e discutidos com os estudantes, assim como potenciais estratégias terapêuticas.
Neurodegeneração
A inflamação crónica e o metabolismo celular disfuncional estão intimamente ligados à neurodegeneração. A neurodegeneração é definida como um processo que leva à morte neuronal e que está associado a acumulação de agregados proteicos tóxicos (a-sinucleína que forma os corpos de Lewis na doença de Parkinson ou as proteínas tau e amiloides no Alzheimer). O papel da inflamação crónica tem sido bastante controverso na desenvolvimento das doenças neurodegenerativas, e este tópico será abordado e discutido com os alunos. Assim como o papel da fagocitose feita pela microglia na eliminação de factores tóxicos envolvidos na neurodegeneração.
Nesta unidade curricular, os alunos irão perceber como as células da glia têm um papel chave no funcionamento cerebral, controlando processos fisiológicos e patológicos. Os mecanismos celulares e moleculares associados a estes processos serão abordados, assim como potencial estratégicas terapêuticas. Por fim, os alunos terão uma perspectiva menos “neuro-centrada” sobre o cérebro.