Publication
Maternal thyroid hormones role in zebra fish blood-hindbrain barrier development
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | |
| dc.contributor.advisor | Campinho, António do Nascimento Sequeira de Jesus | |
| dc.contributor.author | Trindade, Marlene Pacheco | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-18T15:28:40Z | |
| dc.date.available | 2025-03-18T15:28:40Z | |
| dc.date.issued | 2024-05-13 | |
| dc.description.abstract | Thyroid hormones (THs), thyroxine (T4) and 3,5,3’–triiodothyronine (T3), are key signalling molecules that regulate vertebrate development and physiology. In humans, an inadequate supply of THs during prenatal stages causes several neurological impairments, affecting a newborn’ psychomotor and cognitive development. The most severe condition results from mutations of the monocarboxylate transporter 8 (MCT8), leading to a rare X-linked neurodevelopmental disorder, the Allan-Herndon-Dudley syndrome (AHDS). In zebrafish, knockdown of the T3 exclusive membrane transporter Mct8 phenocopies the symptoms observed in AHDS patients. An impaired blood-hindbrain barrier (BHB) was observed in zebrafish but has not yet been confirmed in humans. This thesis aimed to understand how maternal T3 (MT3) through Mct8 coordinates the development of the vascular system of the zebrafish hindbrain. Transcriptome analysis of 25 hours post fertilisation (hpf) CTRMO vs MCT8MO zebrafish embryos revealed that expression of several genes of the important angiogenic Vegf pathway was significantly regulated by MT3. At the cellular level, specific vegfaa signalling juxtaposed to the developing central arteries (CtAs) was identified and vegfaa-165 mRNA rescues the majority of CtAs in MCT8MO zebrafish embryos. To identify the source of hindbrain vegfaa and, consequently, the cell identity dependent on MT3 signalling, neural cell markers were analysed. This revealed that pax8 inhibitory interneurons and cpne4 intrinsic digit-innervating motor neurons were under MT3 regulation but were not responsible for CtA development. pax6a neural progenitor cells (NPCs) were the source of hindbrain vegfaa, and a correlation between these cells and the migratory behaviour of the CtAs was found. Colocalisation analysis of pax6a NPCs with thraa, thrab and mct8 demonstrated that these cells were regulated in a cell-autonomous way and showed that the spatiotemporal expression could be an indicator of the timely sprouting of each CtA during BHB development. Finally, pax6a loss-of-function CRISPR/Cas9 zebrafish embryos had a similar hindbrain vascular impairment as the MCT8MO zebrafish embryos, confirming that pax6a NPCs were the cells responsible for CtA ingression into the hindbrain. In conclusion, MT3 via Mct8 is important for the survival and proliferation of pax6a NPCs, which are the instructing source of vegfaa necessary for the timely development of the BHB CtAs. | eng |
| dc.description.abstract | A contribuição das hormonas da tiroide (TH) para o desenvolvimento do sistema nervoso central (CNS) é reconhecido há muitos anos. Durante o primeiro trimestre, as TH são fornecidas pela gestante para o embrião, demonstrando que desde o início do desenvolvimento embrionário estas hormonas possuem um papel fundamental para a formação do embrião. Alias, concentrações inadequadas de TH nesta fase do desenvolvimento levam a malformações do CNS graves e irreversíveis para o descendente. Estas malformações podem ser devido a hipotiroidismo ou hipotiroxinemia gestacional, ou devido a mutações dos recetores nucleares da T3 ou dos transportadores das TH no embrião/feto. Em humanos, mutações no principal transportador da TH, o transportador monocarboxilato 8 (MCT8), causa a síndrome de Allan- Herndon-Dudley (AHDS). Esta doença rara provoca atrasos globais no desenvolvimento, ausência de fala e graves problemas a nível neuro motora. Neste trabalho utilizamos o modelo knockdown do Mct8 no peixe zebra. Neste modelo inibimos a tradução do transportador Mct8 durante o desenvolvimento embrionário e deste modo impedimos o transporte da hormona materna T3 (MT3) para as células alvo e consequentemente inibimos a ação da hormona. Este modelo possui características fenotípicas semelhantes a síndrome AHDS humana. Para além disso uma barreira hematoencefálica (BHB) comprometida foi detetada no rombencéfalo dos embriões de peixe zebra em que o Mct8 foi knockdown. Esta condição ainda não foi descrita nos doentes com AHDS. O objetivo desta tese consiste em compreender qual o papel da MT3 para a formação do sistema vascular do rombencéfalo no peixe zebra. A análise do transcriptoma do peixe zebra controlo morfolino (CTRMO) e MCT8MO às 25 horas pósfertilização (hpf) por RNAseq permitiu determinar que vários genes envolvidos nos “pathways” Vegf, Wnt e Notch, que são essenciais à angiogénese, estão alterados na sua expressão. Selecionamos alguns destes genes e analisamos a expressão, no embrião inteiro, por uma série temporal desde o início da formação da BHB (28 hpf) até a vascularização completa (72 hpf) por qRT-PCR. No entanto verificamos que não existe nenhuma alteração a nível da expressão dos genes entre o grupo CTRMO e MCT8MO. Analisando a distribuição celular de alguns desses genes por hibridação in situ e/ou por imunohistoquímica demonstrou que a MT3 possui uma ação celular específica que não foi possível detetar na análise por qRT-PCR. Mostramos que entre os genes escolhidos, o vegfaa possui uma localização celular próxima das artérias cerebrais (CtAs), os quais estão maioritariamente ausentes nos embriões MCT8MO. O sinal do vegfaa nos embriões MCT8MO está significativamente reduzida ou ausente no rombencéfalo do peixe-zebra. Demonstramos que é possível recuperar a maioria das CtAs nos embriões MCT8MO através de microinjeção com mRNA do vegfaa-165. Globalmente estes resultados mostram que a MT3 regula a ação do vegfaa no rombencéfalo para a formação das CtAs. De modo a determinar o tipo celular que está a ser regulado pela MT3, o qual é responsável pela expressão do vegfaa, usamos vários marcadores celulares neurais. Averiguamos alguns marcadores para neurónios, os quais foram previamente relatados estarem a ser regulados pelas TH. No entanto verificou-se que os neurónios pax8+ e o cpne4+ não estão envolvidos na formação da BHB. Durante o desenvolvimento embrionário, as primeiras células que promovem a formação da BHB são as células progenitoras neurais (NPC). Estas células são um alvo direto das TH, tanto para a sua sobrevivência como para a sua proliferação celular. Verificamos que as NPC pax6a+ estão significativamente reduzidos no rombencéfalo dos embriões MCT8MO. Demonstramos que estas células colocalizam com vegfaa durante vários estadios da formação da BHB. Também observamos que as células endoteliais dos CtAs migram na direção das células que co-expressam pax6a e vegfaa. A análise de colocalização das NPC pax6a com os recetores thraa e thrab e com o transportar mct8 permitiu identificar que estas células são sensíveis e potencialmente reguladas pela MT3. Também se verificou que os diferentes componentes do metabolismo da T3 são expressos temporal e espacialmente durante o desenvolvimento da BHB, o que indica que a ação da hormona segue a ordem cronológica da formação das CtAs. De modo a confirmar o envolvimento das NPC pax6a para o desenvolvimento das CtAs, foi produzido um mutante com perda de função do pax6a com a tecnologia do CRISPR/Cas9. Verificou-se que este mutante possui um desenvolvimento das CtAs semelhante ao do embrião do MCT8MO, confirmando deste modo que as células progenitoras neurais pax6a são as células no rombencéfalo do peixe zebra responsável pelo desenvolvimento das CtAs. Em conclusão este trabalho mostra que a MT3 que entra nas células alvo através do Mct8 permite a sobrevivência e proliferação das células progenitoras neurais pax6a no rombencéfalo do peixe zebra, as quais são responsáveis pela formação das CtAs através da expressão de vegfaa. | por |
| dc.description.sponsorship | Marlene Trindade was supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) through the PhD grant SFRH/BD/108842/2015. This study received Portuguese national funds from FCT - Foundation for Science and Technology through project PTDC/EXPL/MAR-BIO/0430/2013, UIDB/04326/2020, UIDP/04326/2020 and LA/P/0101/2020, and from the operational programmes CRESC Algarve 2020 and COMPETE 2020 through project EMBRC.PT ALG-01-0145-FEDER- 022121. I acknowledge the contribution of the Light Microscopy Unit of CBMR-UAlg. The Microscopy Unit was partially supported by national Portuguese funding FCT: UID/BIM/04773/2013 CBMR and PPBI-POCI-01-0145-FEDER-022122. | |
| dc.identifier.tid | 101815760 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/26923 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.relation | Algarve Centre for Marine Sciences | |
| dc.relation | Algarve Centre for Marine Sciences | |
| dc.relation | Centre for Marine and Environmental Research | |
| dc.relation | Centre for Biomedical Research | |
| dc.relation | SFRH/BD/108842/2015 | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.title | Maternal thyroid hormones role in zebra fish blood-hindbrain barrier development | eng |
| dc.type | doctoral thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardTitle | Algarve Centre for Marine Sciences | |
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| thesis.degree.name | Doutoramento em Ciências Biológicas |