Caracterização temporal da expressão dos genes das famílias FOS e JUN após estímulo mitogênico em fibroblastos e células-tronco neurais de ratos

Abstract

Introduction: During the development process and in the learning process the neurons undergo intense stimulation, triggering the onset and activation of immediate response genes, such as c-Fos. The genes of the FOS and JUN families are protooncogene that participate in important cellular processes, such as mitosis and cell growth, biochemical processes such as neuronal plasticity, besides being used as molecular biomarkers that aid in the study of physiological aspects. Objective: Knowing the importance of immediate response genes, the aim of this work was to compare the temporal profile of the gene expression of FOS and JUN genes in dermal fibroblast and neural stem cell cultures of the subventricular, hippocampal and cerebellum of adult and neonatal rats after mitogenic stimulation. Material and Methods: A total of 90 neonatal Wistar rats (6-day) and 130 adult Wistar rats (of 8 weeks) were used, the neonates were euthanized with scissors and the adult animals were anesthetized and euthanized with the aid of a guillotine. From the neonatal animals, fibroblasts were extracted from the abdominal dermis and neural stem cells of the cerebellum, whereas from the adults, fibroblasts were extracted from the same region and stem cells from the hippocampus and the subventricular zone. After establishment of the pre-established cultures and time of proliferation, the cultures were submitted to mitogenic stimulation, with the FGF-2 growth factor. The mapping of the gene expression pattern of the Fos and Jun families were: Control group (without stimulus), 0.5h; 1h; 3h and 6h after FGF-2 stimulation. After different times after mitogenic stimulation, the mRNA was extracted and performed for analysis of Fos and Jun expression by real-time PCR. RESULTS: In neonates, the gene expression pattern was similar in fibroblasts and cerebellum stem cells, the expression in the basal condition was low, with expression peak at 0.5h after the FGF-2 stimulus, returning to the baseline value between 1h and 3h after stimulation. In adult animals, with the exception of the Fra1 and JunD genes (in fibroblasts, hippocampus and subventricular zone) there was no expression of the genes after stimulation with FGF-2. In the fibroblasts and hippocampus, the Fra1 gene showed its peak expression 0.5h after stimulation, while in the subventricular zone the peak expression was shown 6h after stimulation. In relation to the JunD gene, in the fibroblasts the expression showed a peak 0.5h after stimulation, returning to the basal values 1h after the stimulus and presenting a second expression peak 6h after stimulation, in the other regions the expression of the gene was shown low and without significant changes. Conclusion: The distinct patterns in mRNA expression in neonatal and adult rats demonstrate the significant difference in neurogenesis of individuals of the same species, but at different stages of development, and may reveal relevant alterations that trigger possible changes at cellular levels (changes in the cell cycle) and molecular (control of the expression of other genes), and may even result in behavioral (memory) and cognitive (neural plasticity) changes.

Introdução: Durante o processo de desenvolvimento e no processo de aprendizagem os neurônios sofrem uma estimulação intensa, desencadeando o aparecimento e ativação de genes de resposta imediata, como o c-Fos. Os genes das famílias FOS e JUN são protooncogene que participam de importantes processos celulares, como mitose e crescimento celular, processos bioquímicos, como plasticidade neuronal, além de serem utilizadas como biomarcadores moleculares que auxiliam no estudo de aspectos fisiológicos. Objetivo: Sabendo da importância dos genes de resposta imediata o objetivo geral deste trabalho foi comparar o perfil temporal da expressão gênica genes das famílias FOS e JUN em culturas celulares de fibroblastos da derme e de células-tronco neurais e da SVZ, hipocampo e do cerebelo de ratos adultos e neonatos após estímulo mitogênico. Material e Métodos: Foram utilizados 90 ratos (Wistar) neonatos de 6 dias e 130 ratos (Wistar) adultos de 8 semanas. Dos animais neonatos foram extraídos fibroblastos da região da derme abdominal e células-tronco neurais do cerebelo, enquanto dos adultos, foram extraídos fibroblastos da mesma região e célulastronco do hipocampo e da SVZ. Após o estabelecimento das culturas e do tempo de proliferação pré-estabelecidos, as culturas foram submetidas ao estímulo mitogênico, com o fator de crescimento FGF-2. O mapeamento do padrão de expressão dos genes das famílias Fos e Jun foram: Grupo controle (sem estímulo), 0,5h; 1h; 3h e 6h após o estímulo com FGF-2. Após diferentes tempos após a estimulação mitogênica, foi feita a extração de mRNA para a análise dos genes Fos e Jun por meio de PCR em tempo real. Resultados: Em animais neonatos, o padrão de expressão gênico foi similar em fibroblasto e células-tronco do cerebelo, a expressão em condição basal mostrou-se baixa, apresentando um pico de expressão 0,5h após o estímulo com o FGF-2 retornando ao seu valor basal entre 1h – 3h após a estimulação. Em animais adultos, com exceção dos genes Fra1 e JunD (em fibroblastos, hipocampo e SVZ) não houve a expressão dos genes após a estimulação com o FGF-2. Em fibroblastos e hipocampo, o gene Fra1 apresentou seu pico de expressão 0,5h após a estimulação, enquanto na SVZ o pico de expressão mostrou-se 6h após a estimulação. Em relação ao gene JunD, nos fibroblastos a expressão apresentou um pico 0,5h após estimulação, retornando aos valores basais 1h após o estímulo e apresentando um segundo pico de expressão 6h após estimulação, nas outras regiões a expressão do gene mostrou-se baixa e sem alterações significantes. Conclusão: Os padrões distintos na expressão do mRNA em ratos neonatos e adultos demonstram a diferença significativa na neurogênese de indivíduos da mesma espécie, porém de diferentes estágios do desenvolvimento, podendo evidenciar alterações relevantes, que desencadeiam possíveis alterações a níveis celulares (alterações no ciclo celular) e moleculares (controle da expressão de outros genes), podendo resultar até em alterações comportamentais (memória) e cognitivas (plasticidade neural).