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Desenvolvimento de um modelo de exercício físico em Caenorhabditis elegans para futura aplicação da genômica funcional

Processo: 16/25583-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2017
Vigência (Término): 31 de março de 2018
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia de Órgãos e Sistemas
Pesquisador responsável:Julio Cesar Batista Ferreira
Beneficiário:Carlos Alberto da Silva Gomes Ferreira
Instituição-sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Exercício físico   Treinamento físico   Transdução de sinais   Caenorhabditis elegans   Modelos animais

Resumo

A inatividade física é considerada um fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônico-degenerativas. Dessa forma, a realização de exercício físico é crítica na manutenção da qualidade de vida. Além disso, o treinamento físico é um importante adjuvante no tratamento de diversas doenças. Apesar dos benefícios do exercício físico estarem comprovados, os mecanismos intracelulares envolvidos nesta reposta adaptativa ainda não estão esclarecidos. Os modelos experimentais utilizados para estudar o impacto do exercício físico no organismo são excelentes para caracterizar fenótipos, mas inviabilizam qualquer tipo de análise funcional, global e integrada na busca de mecanismos e genes-alvo envolvidos no processo. O mais próximo que podemos chegar atualmente, utilizando análises globais, é caracterizar o perfil de metabólitos, expressão de transcritos e/ou proteínas (incluindo alterações pós-traducionais). Entretanto, mesmo sendo bastante informativas, essas análises são associativas, dificultando a identificação de alvos devido ao elevado número de falsos positivos. Outro fator que compromete a validação de candidatos envolvidos na adaptação ao exercício físico é o alto custo e elevado tempo para a manipulação genética dos modelos experimentais atuais de exercício físico. Dessa forma, o desenvolvimento de modelos experimentais mais robustos, rápidos e funcionais é essencial para a melhor compreensão dos mecanismos intracelulares envolvidos na adaptação ao exercício físico. Neste sentido, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver um modelo de exercício físico para o nematelminto Caenorhabditis elegans (C. elegans), pelo fato desse animal apresentar características importantes, tais como, fácil manipulação genética, elevada homologia com o genoma humano, ser transparente (permitindo análises da fisiologia integrada em tempo real) e, principalmente, possibilitar a realização de análises genômicas funcionais em larga escala utilizando bibliotecas de siRNA (genome-wide functional screens). Na primeira etapa do presente projeto estabeleceremos uma plataforma para avaliação do desempenho locomotor do C. elegans em meio líquido. O ambiente natural do C. elegans é a terra (meio sólido, no laboratório o mantemos em ágar). Quando exposto ao meio líquido realiza movimentos ondulatórios de natação. Na análise inicial utilizaremos C. elegans da linhagem selvagem N2. Os animais serão criados no laboratório e transferidos individualmente do meio sólido (ágar) para o meio líquido (solução M9), onde gravaremos sua atividade locomotora por 10 min utilizando uma câmera acoplada à um estereoscópio. Posteriormente, o vídeo será fragmentado e as imagens processadas e analisadas utilizando os programas worm-tracker e Image J. Para caracterizar o desempenho locomotor analisaremos os seguintes parâmetros: 1. Número de ondulações por segundo, 2. Distância máxima percorrida, 3. Velocidade média e 4. Tempo de latência. Ainda na primeira etapa, validaremos os achados iniciais utilizando intervenções genéticas e farmacológicas. Para isso, avaliaremos o desempenho locomotor de C. elegans mutantes nuo-6 (qm200) e isp-1 (qm150), os quais apresentam déficit no metabolismo mitocondrial, e de vermes selvagens N2 incubados com diferentes agentes moduladores do metabolismo mitocondrial (azida sódica e doxiciclina). Como controle positivo para verificar a eficiência do método, incubaremos os animais com cafeína durante a avaliação do desempenho locomotor. Na segunda etapa, pretendemos caracterizar o desempenho locomotor e as alterações metabólicas induzidas pela exposição contínua e intermitente (mimetizando exercício físico) do C. elegans ao meio líquido. Para isso, avaliaremos o efeito de uma sessão com duração de 60 min contínua ou intervalada (alternando 10min ON/10 min OFF) no desempenho locomotor, consumo de oxigênio e produção de lactato dos animais da linhagem N2. Por fim, na terceira etapa estabeleceremos um programa de treinamento físico. (AU)