Organoides de cérebro como modelos de doenças de Alzheimer e Parkinson: uma revisão narrativa sobre as perspectivas para medicina regenerativa e personalizada / Brain organoids as models of Alzheimer's and Parkinson's diseases: a narrative review on perspectives for regenerative and personalized medicine

Há muitos anos a cultura celular bidimensional (2D) é utilizada como modelo de estudo de doenças, possuindo grande importância na medicina regenerativa, apesar de ainda conter limitações significativas. A fim de contornar essas limitações, a cultura celular tridimensional (3D) propõe uma organização mais complexa e sustentável que pode ser produzida a partir de células-tronco adultas (ASCs), células-tronco embrionárias (ESCs) ou células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). A cultura 3D possibilitou o cultivo de células em um ambiente mais próximo do fisiológico, levando à formação de distintos tecidos órgãos-específicos. Em outras palavras, a cultura de células 3D possibilita a criação de estruturas orgânicas muito semelhantes aos órgãos de um ser humano, tanto estruturalmente, quanto funcionalmente. Desse modo, tem-se o que é chamado de organoides. O uso dos organoides tem crescido exponencialmente em ambientes in vitro, permitindo a análise e observação dos diversos fenômenos fisiológicos existentes. Como exemplo, pode-se citar os organoides cerebrais ("mini-brains") reproduzidos in vitro buscando delinear as peculiaridades e complexidades do cérebro humano, com o objetivo de compreender algumas disfunções neurológicas que acometem esse sistema, como as duas principais doenças neurodegenerativas: Doenças de Alzheimer e Parkinson. Portanto, os organoides cerebrais podem permitir notável avanço da medicina regenerativa aplicada a doenças neurodegenerativas, já que esses "mini-brains" podem ser produzidos a partir de células do próprio paciente. Isso permitirá intervenções personalizadas, como testagens farmacológicas, a fim de definir qual seria o melhor tratamento medicamentoso. Consequentemente, essa tecnologia pode permitir terapias mais eficientes e individualizadas - o que é fundamental para a Medicina Personalizada (AU).

For many years, two-dimensional (2D) cell culture has been used as a model to study diseases, having great importance in regenerative medicine, despite still having significant limitations. In order to circumvent these limitations, three-dimensional (3D) cell culture proposes a more complex and sustainable organization that can be produced from adult stem cells (ASCs), embryonic stem cells (ESCs) or induced pluripotent stem cells (iPSCs). The 3D culture enabled the cultivation of cells in an environment closer to the physiological one, leading to the formation of different organ-specific tissues. In other words, 3D cell culture makes it possible to create organic structures very similar to the organs of a human being, both structurally and functionally. In this way, we have what are called organoids. The use of organoids has grown exponentially in in vitro environments, allowing the analysis and observation of the various existing physiological phenomena. As an example, we can mention the brain organoids ("mini-brains") reproduced in vitro, seeking to delineate the peculiarities and complexities of the human brain, in order to understand some neurological dysfunctions that affect this system, such as the two main neurodegenerative diseases: Alzheimer's and Parkinson's Diseases. Therefore, brain organoids may allow a remarkable advance in regenerative medicine applied to neurodegenerative diseases, as these "mini-brains" can be produced from the patient's own cells. This will allow for personalized interventions, such as drug testing, in order to define what would be the best drug treatment. Consequently, this technology can enable more efficient and individualized therapies - which is fundamental for Personalized Medicine (AU).

Serotoninergic Modulation of Basal Cardiovascular Responses and Responses Induced by Isotonic Extracellular Volume Expansion in Rats / Modulação Serotoninérgica de Respostas Cardiovasculares Basais e Induzidas pela Expansão Isotônica do Volume Extracelular em Ratos

Abstract Background: Isotonic blood volume expansion (BVE) induced alterations of sympathetic and parasympathetic activity in the heart and blood vessels, which can be modulated by serotonergic pathways. Objective: To evaluate the effect of saline or serotonergic agonist (DOI) administration in the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN) on cardiovascular responses after BVE. Methods: We recorded pulsatile blood pressure through the femoral artery to obtain the mean arterial pressure (MAP), systolic (SBP) and diastolic blood pressure (DBP), heart rate (HR) and the sympathetic-vagal ratio (LF/HF) of Wistar rats before and after they received bilateral microinjections of saline or DOI into the PVN, followed by BVE. Results: No significant differences were observed in the values of the studied variables in the different treatments from the control group. However, when animals are treated with DOI followed by BVE there is a significant increase in relation to the BE control group in all the studied variables: MBP (114.42±7.85 vs 101.34±9.17); SBP (147.23±14.31 vs 129.39±10.70); DBP (98.01 ±4.91 vs 87.31±8.61); HR (421.02±43.32 vs 356.35±41.99); and LF/HF ratio (2.32±0.80 vs 0.27±0.32). Discussion: The present study showed that the induction of isotonic BVE did not promote alterations in MAP, HR and LF/HF ratio. On the other hand, the injection of DOI into PVN of the hypothalamus followed by isotonic BVE resulted in a significant increase of all variables. Conclusion: These results suggest that serotonin induced a neuromodulation in the PVN level, which promotes an inhibition of the baroreflex response to BVE. Therefore, the present study suggests the involvement of the serotonergic system in the modulation of vagal reflex response at PVN in the normotensive rats.

Resumo Fundamento: Expansão de volume extracelular (EVEC) promove alterações da atividade simpática e parassimpática no coração e vasos sanguíneos, os quais podem ser moduladas por vias serotoninérgicas. Objetivo: Avaliar o efeito da administração de salina ou agonista serotoninérgico (DOI) nos núcleos paraventriculares hipotalâmico (NPV) sobre respostas cardiovasculares após EVEC. Métodos: Foram obtidos registros da pressão arterial pulsátil, por meio da artéria femoral, para obtenção dos valores da pressão arterial média (PAM), sistólica (PAS), diastólica (PAD), frequência cardíaca (FC) e razão simpático-vagal (LF/HF) de ratos Wistar antes e após receberem microinjeções bilaterais no NPV de salina ou DOI seguida de EVEC. Resultados: Não foram observadas diferenças significativas dos valores das variáveis estudadas nos diferentes tratamentos do grupo controle. Entretanto, quando os animais são tratados com DOI seguida de EVEC ocorre aumento significativo em relação ao grupo controle com EVEC em todas as variáveis estudadas: PAM (114,42±7,85 vs 101,34±9,17), PAS (147,23±14,31 vs 129,39±10,70), PAD (98,01 ±4,91 vs 87,31±8,61), FC (421,02±43,32 vs 356,35±41,99) e LF/HF (2,32±0,80 vs 0,27±0,32). Discussão: O presente estudo mostrou que a indução de EVEC isotônica não promoveu alterações na PAM, PAD, PAS, FC e LF/HF. Por outro lado, os animais que receberam microinjeção de DOI no NPV seguida de EVEC apresentaram aumento significativo de todas as variáveis. Conclusão: Esses resultados sugerem que a serotonina exerce uma neuromodulação em nivel do NPV, e essa promove uma inibição da resposta barorreflexa frente à EVEC. Assim, o presente trabalho sugere o envolvimento serotoninérgico na neuromodulação no nivel do NPV na resposta reflexa vagal em ratos normotensos.