Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Perinatal hypoxia ischemia (HI) is a public health problem: about 1.5 cases of encephalopathy occurred per 1000 newborn alive. Those who survive 25-60% suffered permanent deficiencies in neurological development, including cerebral palsy seizures, mental retardation and learning difficulties. Neurons and oligodendrocytes, especially the progenitors were the more affected in an HI insult. There are many HI models; however, few of them taken in account the maternal status, the placental activity and the transport of substances between mother and fetus that are clinically observed in humans. Robinson described a model of transitory prenatal systemic HI, in that uterine arteries were clamped for 45 minutes in the eighteenth gestational day (E18). In this model many impairments very similar to those observed in human brain that suffered HI were showed, between them the increase in apoptosis levels. Caspase-3 is related to apoptosis and is largely used as a marker for apoptotic cells. However, many authors have shown that caspase-3 activation may be related not only with apoptosis. In the prenatal systemic HI model were observed white matter astrogliosis, oligodendroglial death, axonal lesion both in white matter as in cerebral cortex as also motor deficits. Little is known about the effects of HI insult in developing cerebellum, which is a region that, together with motor cortex, participates in motor control. The aim of this work was to evaluate cleaved caspase-3 distribution during cerebellar development in a model of prenatal HI. Our results showed that cleaved caspase-3 positive cells showed two different pattern of distribution in both groups. One of them where the caspase-3 was observed only in the nucleus, presenting both low or intense immunoreactivity, and another one presenting the caspase-3 distributed in the cell bodies and in the condensed processes as also the presence of fragments around the soma, a typical morphology of apoptotic cell. Prenatal HI, as also in the cerebral hemispheres leads to an increase in the number of cleaved caspase-3 positive cells that showed oligodendroglial progenitor cell phenotype in the P2 cerebellum, but not in P9 or P23, in HI group. It was also showed that prenatal HI do not leads to Caspase-3 distribution in oligodendrocytes, neurons or microglia (identified by their respective markers, CNPase, NeuN and ED1) however is present in the nucleus of GFAP+ cells, in the white matter, granular layer and in Bergmann Glia at P9 an P23. We may conclude that prenatal HI increased the number of caspase-3 imunorreactive cells in a critical period for oligodendroglial differentiation in developing cerebellum, and that the oligodendroglial progenitors decrease previously showed in the cerebellum as consequence of HI insult may be related to apoptotic cell death, although we may not discard the hypothesis of caspase-3 immunoreactive cells may be related with non apoptotic events triggered by hypoxia-ischemia.