Potencial envolvimento da metilação de histonas com o mecanismo fisiopatológico da depressão maior

Abstract

O Transtorno Depressivo Maior (TDM) é uma patologia psiquiátrica grave e multifatorial. Avanços científicos vêm demonstrando que fatores ambientais, como o estresse, tem importante influência na etiologia da TDM. Em estudos pré-clínicos, o Estresse Crônico Moderado e Imprevisível (ECMI) é um modelo animal com alto potencial translacional, que mimetiza situações que os seres humanos podem experimentar cotidianamente, tornando-se relevante para ampliar os estudos no campo do TDM. Atualmente, estudos indicam que ativação de fatores epigenéticos podem estar envolvidos com o sistema glutamatérgico no TDM. As histonas estão sujeitas a uma complexidade de modificações epigenéticas, como por exemplo, a metilação. Esta, pode alterar a interação núcleo-histona, o que acaba por influenciar a expressão gênica. Nesta perspectiva, mesmo que alguns estudos já tenham sido realizados, uma investigação pormenorizada considerando o modelo de TDM do ECMI e as possíveis modificações na histona 3 lisina 4 trimetilada (H3K4me3), H3K9me3, H3K27me3, H3K36me3 e H3K79me3 se fazem necessário. Desta maneira, esta dissertação teve como objetivo geral, investigar modificações epigenéticas em resíduos de lisina da histona 3 que podem estar relacionadas com genes astrocitários e neuronais em ratos Wistar submetidos ao ECMI. Para isto, foram utilizados 29 ratos Wistar, sendo 8 controles e 21 submetidos ao ECMI durante 42 dias. Posterior ao ECMI, foram realizados testes comportamentais e em seguida, os animais foram eutanasiados para a retirada do sangue, medula óssea femural, córtex, hipotálamo e hipocampo, os quais foram utilizados em técnicas para verificar possível dano ao DNA, estado de cromatina, padrão de trimetilação das lisinas específicas e expressão gênica. A partir dos resultados comportamentais, foi possível subdividir o grupo dos animais que foram submetidos ao ECMI em animais com comportamento tipo-depressivo e resilientes ao estresse. Quando avaliamos as alterações na H3, verificamos que as modificações H3K4me3, H3K9me3, H3K27me3 e H3K36me3 possuíam um padrão de trimetilação tecido-específico. Ainda, analisamos a expressão de genes astrocitários e neuronais e observamos diferença de expressão tecidoespecífico também. Desta maneira, observamos que a H3K27me3 e H3K9me3 podem estar relacionadas com a regulação da homeostase de glutamato em animais tiporesilientes e tipo-depressivo enquanto, a H3K4me3 e H3K36me3 com o aumento da neurogênese e neurodiferenciação nos animais com o fenótipo tipo-resiliente. Por fim, concluímos que as modificações epigenéticas podem estar envolvidas com o desenvolvimento do fenótipo tipo-depressivo interagindo com os transportadores de glutamato e que o fenótipo tipo-resiliente pode ser desenvolvido por um aumento de neurogênese que pode proporcionar um equilíbrio da homeostase glutamatérgica.

Major Depressive Disorder (MDD) is a serious and multifactorial psychiatric disorder. Scientific advances have shown that environmental factors, such as stress, have an important influence on the etiology of MDD. In preclinical studies, Chronic Moderate and Unpredictable Stress (ECMI) is an animal model with high translational potential, which mimics situations that humans can experience daily, becoming relevant to expand studies in the field of MDD. Currently, studies indicate that activation of epigenetic factors may be involved with the glutamatergic system in TDM. Histones are subject to a complexity of epigenetic changes, such as methylation. This can alter the nucleus-histone interaction, which ends up influencing gene expression. In this perspective, even if some studies have already been carried out, a detailed investigation considering the TDM model of ECMI and the possible modifications in trimethylated lysine 4 histone 3 (H3K4me3), H3K9me3, H3K27me3, H3K36me3 and H3K79me3 are necessary. Thus, this dissertation had the general objective of investigating epigenetic changes in lysine residues of histone 3 that may be related to astrocytic and neuronal genes in Wistar rats submitted to ECMI. For this, 29 Wistar rats were used, 8 controls and 21 submitted to ECMI for 42 days. After ECMI, behavioral tests were performed and then the animals were euthanized to remove blood, femoral bone marrow, cortex, hypothalamus and hippocampus, which were used in techniques to check for possible DNA damage, chromatin status, pattern trimethylation of specific lysines and gene expression. From the behavioral results, it was possible to subdivide the group of animals that underwent ECMI in animals with type-depressive behavior and resilient to stress. When we evaluated the changes in H3, we found that the changes H3K4me3, H3K9me3, H3K27me3 and H3K36me3 had a tissue-specific trimethylation pattern. Furthermore, we analyzed the expression of astrocytic and neuronal genes and observed a difference in tissue-specific expression as well. Thus, we observed that H3K27me3 and H3K9me3 may be related to the regulation of glutamate homeostasis in type-resilient and type-depressive animals, while H3K4me3 and H3K36me3 with the increase in neurogenesis and neurodifferentiation in animals with the resilient type phenotype. Finally, we conclude that epigenetic changes may be involved with the development of the type-depressive phenotype interacting with glutamate transporters and that the type-resilient phenotype can be developed by an increase in neurogenesis that can provide a balance of glutamatergic homeostasis.