Estrógeno e pré-condicionamento : efeitos neuroprotetores e possíveis mecanismos de ação em modelos in vitro e in vivo de isquemia cerebral

As bases moleculares da neuroproteção contra a isquemia mediada por estrógeno continuam obscuras, assim como os mecanismos envolvendo a tolerância ao dano isquêmico subseqüente induzida por pré-condicionamento. Neste trabalho foi estudado se as vias de sinalização celular da PI3-K (fosfatidil inositol 3-quinase) e da MEK/ERK 1/2 estariam envolvidas na neuroproteção induzida por estrógeno, bem como alguns parâmetros de estresse oxidativo, especificamente o conteúdo de radicais livres, um índice de dano oxidativo a proteínas e a capacidade antioxidante total. Também foi estudado o possível envolvimento dos transportadores de glutamato (EAAT1 e EAAT2) e dos receptores de estrógeno (ERα e ERβ) nos efeitos neuroprotetores do estrógeno e do pré-condicionamento. Para este fim, foram utilizados os modelos in vitro de culturas organotípicas de fatias hipocampais e fatias hipocampais preparadas a fresco expostas à privação de oxigênio e glicose (POG) e o modelo in vivo de hipóxia-isquemia neonatal. Em culturas tratadas tanto aguda como cronicamente com 17β-estradiol, a morte celular induzida por POG foi diminuída acentuadamente quando comparada com as culturas tratadas apenas com veículo. Este efeito neuroprotetor foi evitado por LY294002 (inibidor de PI3-K), mas não por PD98059 (inibidor de MEK/ERK 1/2). Ambos os protocolos de tratamento com estradiol induziram a fosforilação/ativação da proteína quinase B (PKB/Akt) e a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β). Em um estudo similar, o imunoconteúdo do receptor estrogênico ERα diminuiu após POG em culturas tratadas tanto com estradiol quanto veículo, enquanto que o receptor ERβ aumentou apenas nas culturas tratadas com estradiol expostas ou não à POG. Não foram observadas alterações no imunoconteúdo dos transportadores de glutamato (EAATs) em nenhum dos tratamentos in vitro. Em fatias de hipocampo de cérebro de ratas ovariectomizadas que receberam reposição de estradiol, a morte celular foi reduzida em comparação ao grupo de ratas que não recebeu a reposição hormonal. Neste mesmo modelo, observou-se que a POG aumentou a produção de radicais livres nos dois grupos, porém não foram observadas diferenças na capacidade antioxidante total. Por outro lado, a reposição de estradiol evitou a redução nos conteúdos de triptofano e tirosina causada por POG. No modelo in vivo, o cérebro de ratos neonatos foi protegido contra a hipóxia-isquemia pelo précondicionamento hipóxico. Em paralelo, o pré-condicionamento aumentou o imunoconteúdo dos transportadores de glutamato EAAT2 e do receptor estrogênico ERα em córtex e diminuiu os níveis de EAAT2 em estriado, mas não afetou os níveis de EAAT1 e ERβ. Já no modelo in vitro de pré-condicionamento, nas culturas organotípicas de hipocampo pré-condicionadas, 15 min de POG induziu tolerância acentuada a um período subseqüente de 45 min de POG, porém não foram detectadas alterações nos transportadores de glutamato nem nos receptores estrogênicos. Juntos, os resultados sugerem que na isquemia a neuroproteção induzida por estrógeno pode envolver a via de sinalização celular da fostatidil inositol 3-quinase (PI3-K), a prevenção do dano oxidativo a proteínas e a regulação dos receptores estrogênicos ERα e ERβ, enquanto que a tolerância à isquemia cerebral induzida por pré-condicionamento pode envolver a regulação dos transportadores de glutamato EAAT2 e receptores estrogênicos ERα.

Investigação de proteínas envolvidas na vulnerabilidade seletiva do hipocampo

Uma das principais características do hipocampo após a isquemia é a vulnerabilidade diferencial das células da região CA1 e DG à morte celular. Os neurônios granulares do DG são resistentes, enquanto que os neurônios piramidais da região CA1 são mais sensíveis. Nosso objetivo nesse estudo foi investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3K, uma via que possui efeito proliferativo e antiapoptótico, e das proteínas de choque térmico (HSPs) no fenômeno da vulnerabilidade seletiva. Para isso foram usadas culturas organotípicas de hipocampo de ratos Wistar de 6-8 dias. As culturas foram tratadas com o inibidor da PI3K, LY294002 (LY), nas doses 10μM e 50μM. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo e da atividade das caspases 3 e 7. Alterações na fosforilação e no imunoconteúdo das proteínas foram obtidas com o uso de anticorpos específicos. Os resultados mostraram que a região do DG parece responder de forma tempo dependente e precocemente à presença da droga, sugerindo uma importância da via nessa região. Para investigar se a proteína AKT, uma cinase ativada por PI3K, estava envolvida na vulnerabilidade seletiva das células às condições de privação de oxigênio e glicose (POG), medimos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase após 60 minutos de POG seguida dos tempos de recuperação de 30 minutos, 6 horas e 24 horas. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que , nesse caso, a fosforilação da AKT não está envolvida na vulnerabilidade seletiva. Quando o imunoconteúdo da HSP27 e da HSP70 foi investigado após as condições de POG em ambas as áreas do hipocampo, não foi observada nenhuma alteração na HSP27 nos tempos de recuperação escolhidos. Por outro lado, observou-se aumento no imunoconteúdo da HSP70 em ambas as regiões 24 horas após a exposição às condições de POG, sendo este maior no CA1. Quando as quantidades das HSPs nas duas regiões em condições basais foram comparadas, observou-se que ambas estão em maior quantidade na região do DG. Esta diferença poderia estar relacionada com a resistência à morte celular observada no DG, uma vez que, possuindo maior quantidade HSPs, estas poderiam atuar como protetoras contra a morte. Esses resultados sugerem que a via de sinalização da PI3K pode estar envolvida na vulnerabilidade seletiva observada no hipocampo em resposta à condições de POG, e esta não envolve alterações na fosforilação da AKT. Por outro lado, HSP27 e HSP70 podem estar envolvidas no fenômeno da vulnerabilidade seletiva, protegendo o DG das lesões.

Efeito neuroprotetor do resveratrol em modelo in vitro de isquemia cerebral : envolvimento das vias PI3-K e MAPK

O cérebro é altamente dependente de um fluxo sanguíneo contínuo para suprimento de oxigênio e glicose, e por esta razão, eventos isquêmicos resultam em grande degeneração celular. O resveratrol é um antioxidante natural encontrado nas uvas e no vinho tinto que possui efeitos antitumoral e antiinflamatório, bem como propriedades cardioprotetoras. Neste trabalho, nós avaliamos o efeito neuroprotetor do resveratrol em um modelo in vitro de isquemia cerebral. Além disso, nós investigamos se este efeito estava correlacionado com as vias de sinalização da fosfoinositol3-quinase (PI3-k) e da proteína quinase ativada por mitógenos (mitogen-activated protein kinase-MAPK), ambas envolvidas na regulação da proliferação e sobrevivência celular. Para isto, nós usamos cultura organotípica de hipocampo exposta à privação de oxigênio e glicose (POG) como modelo de isquemia cerebral. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo (IP), um marcador de células mortas. Nas culturas expostas à POG na presença do veículo, aproximadamente 46% do hipocampo foi marcado com IP, indicando uma alta porcentagem de morte celular. Quando as culturas foram tratadas com resveratrol 10, 25 e 50µM, a morte celular foi reduzida para 22, 20 e 13%, respectivamente. Para elucidar o mecanismo pelo qual o resveratrol exerce seu efeito neuroprotetor nós investigamos a via PI3-k usando o inibidor LY294002 (5µM) e a via MAPK usando o inibidor PD98059 (20µM). A neuroproteção mediada pelo resveratrol (50µM) foi prevenida pelo LY294002, mas não pelo PD98059. A análise por immunoblotting revelou que o resveratrol 50µM induziu a fosforilação/ativação da Akt, a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β) 1, 6 e 24 h após a POG e a fosforilação/ativação da quinase regulada por sinais extracelulares (extracellular signal-regulated kinase-1 and -2-ERK1/2) 6 e 24 h após a POG. Juntos, o aumento da fosforilação da Akt e GSK-3β induzida pelo resveratrol após a POG e o efeito da inibição da PI3-k pelo LY294002 levando a diminuição da neuroproteção mediada pelo resveratrol, sugerem que a via PI3-k/Akt, associada à GSK-3β , estão envolvidas no mecanismo pelo qual o resveratrol protege as culturas organotípicas da morte celular.

Estudo do efeito neuroprotetor da oxcarbazepina em culturas organotípicas de hipocampo à privação de oxigênio e glicose

Muitas similaridades existem entre isquemia cerebral e epilepsia a respeito de dano cerebral e mecanismos de autoproteção que são ativados próximos à lesão. Oxcarbazepina (OXC), droga anticonvulsivante, atua bloqueando os canais de sódio voltagem-dependentes, aumentando a condutância de potássio e modulando os canais de cálcio voltagem-dependentes. Nosso objetivo nesse trabalho foi analisar o perfil de neuroproteção da OXC e investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3-K (fosfatidil inositol 3-cinase), uma via conhecida por seus efeitos proliferativos e antiapoptótico. Para mimetizar uma isquemia, culturas organotípicas de fatias hipocampais de ratos Wistar de 6-8 dias foram expostas à privação de oxigênio e glicose (POG). A adição da OXC (30μM) antes da indução da lesão aumentou a sobrevivência neuronal no hipocampo de culturas organotípicas expostas a POG por 60 minutos, observado pela diminuição da incorporação de IP.Este efeito neuroprotetor foi prevenido por LY294002 (inibidor de PI3-K). Este resultado indica um possível envolvimento da via Akt na neuroproteção. Para investigar se a proteína Akt, uma cinase ativada pela PI3-K, estava envolvida na neuroproteção das células as condições de POG, analisamos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase em 1, 6 e 24 horas depois da reperfusão. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da Akt não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Da mesma maneira não foi observada alteração em 1, 6 e 24 horas na GSK-3β, uma cinase logo abaixo na via Akt, e pró-apoptótica, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da GSK-3β não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Juntos, os resultados deste trabalho mostram um claro efeito neuroprotetor da OXC contra a lesão isquêmica, que entretanto, não envolve a via de sinalização da Akt/GSK-3β. Embora a reversão da proteção ao tratamento, com o inibidor da PI3-K, seja um indício de que uma via possa ser ativada pela PI3-K e estar envolvida na neuroproteção. Os dados suportam a idéia que a OXC poderia ser utilizada na profilaxia e/ou tratamento da isquemia cerebral.

Toxicidade induzida pelos peptídeos AB42 e AB25-35 em modelo de cultura organotípica de hipocampo de ratos

O crescimento da expectativa de vida média da população mundial tem sido acompanhado do aumento na prevalência de doenças neurodegenerativas, como a doença de Parkinson, isquemia cerebral e, especialmente, a doença de Alzheimer. A doença de Alzheimer (DA) caracteriza-se por um crescente declínio na função mental e memória do paciente. Estes sintomas são explicados por uma profunda perda neuronal e pela presença de alterações estruturais no tecido cerebral: as placas senis, extracelulares e os emaranhados neurofibrilares, intracelulares. O passo que desencadeia a neurodegeneração na DA é ainda objeto de estudo, mas a hipótese mais aceita atualmente é a de que a secreção anormal do peptídeo β amilóide (Aβ), principal componente das placas senis, dê início ao processo. O presente trabalho teve como objetivos investigar a toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ1-42 e seu fragmento, o peptídeo Aβ25-35 em culturas organotípicas de hipocampo de ratos. Na primeira parte do trabalho, investigamos a toxicidade induzida pela exposição de culturas organotípicas de hipocampo de ratos a 10 ou 20 μM do peptídeo Aβ1-42, por 24 ou 72 h. Além disso, investigamos o envolvimento das proteínas iNOS e GSK-3β no mecanismo de morte celular induzida pelo peptídeo Aβ1-42. Na segunda parte do trabalho, investigamos a toxicidade induzida pelo fragmento Aβ25-35 na concentração de 25 μM, nos tempos de 1, 3, 6, 12, 24 ou 48 h de exposição às culturas organotípicas, e seu efeito sobre as proteínas Akt, GSK-3β e PTEN. A morte celular foi quantificada pela incorporação do iodeto de propídeo, corante marcador excluído de células sadias, e as proteínas foram quantificadas por imunodetecção com o uso de anticorpos específicos. Nossos resultados mostraram que o peptídeo Aβ1-42 apresentou toxicidade nas concentrações de 10 e 20 μM, induzindo a uma considerável morte celular após 72 h de exposição. A análise do imunoconteúdo da proteína iNOS mostrou um aumento significativo em relação ao controle, após 72 h de exposição ao peptídeo e na concentração de 20 μM. Os resultados obtidos na segunda parte do trabalho mostraram uma morte celular significativa apenas após 48 h de exposição ao peptídeo Aβ25- 35 na concentração de 25 μM. O tratamento com peptídeo Aβ25-35 levou ao aumento no estado de fosforilação da proteína Akt após 6 h de exposição e também da proteína GSK-3β, um potencial substrato da Akt. Após 12 h de exposição ao peptídeo, observamos uma diminuição de ambas as proteínas (Akt e GSK-3β). Porém, após 24 h de exposição ao peptídeo, a proteína Akt continua menos fosforilada enquanto que a proteína GSK-3β apresenta um novo pico de fosforilação. O imunoconteúdo da proteína fosfatase PTEN apresentou um aumento significativo em 24 h e 48 h. Os resultados do presente estudo mostraram que o tratamento das culturas organotípicas de hipocampo de ratos com o peptídeo Aβ1-42 como com o fragmento Aβ25-35 apresentou toxicidade após um período de aproximadamente 48 h de tratamento, e mostrou ser um bom modelo para o estudo de sua toxicidade. Com relação ao mecanismo investigado, os dados sugerem que a proteína iNOS pode estar envolvida na toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ1-42. Além disso, sugerem que o fragmento Aβ25-35 possa exercer sua toxicidade através da inibição da via de sobrevivência celular PI3-K, por diminuir a fosforilação/ativação da proteína Akt, parecendo envolver a proteína fosfatase PTEN, principal regulador negativo da via PI3-K/Akt.