( PDF ) A doença de Alzheimer como um processo neuroinflamatório

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE FARMACOLOGIA

ADOENÇADEALZHEIMERCOMOUM

PROCESSONEUROINFLAMATÓRIO

RODRIGO MEDEIROS

Tese apresentada ao Curso de Pós-

graduação em Farmacologia do Centro

de Ciências Biológicas da Universidade

Federal de Santa Catarina, como

requisito à obtenção do título de doutor

em farmacologia.

Orientador: Prof. Dr. João Batista Calixto

Florianópolis - SC

2007

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Livros Grátis

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Milhares de livros grátis para download.

"...somos aquilo que recordamos, literalmente.

Não podemos fazer aquilo que não sabemos

como fazer, nem comunicar nada que

desconheçamos, isto é, nada que não esteja na

nossa memória... ...Eu sou quem sou, cada um

é quem é, porque todos lembramo-nos de coisas

que nos são próprias e exclusivas, e não

pertencem a mais ninguém. As nossas

memórias fazem com que cada ser humano ou

animal seja um ser único, um indivíduo"

Iván Izquierdo

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AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador Dr. João Batista Calixto, por ter aberto as portas da

carreira científica, por toda dedicação, amizade, paciência e pelo exemplo

de competência.

Em especial a minha namorada Giselle Fazzioni Passos, por milhares de

motivos, mas especialmente por sempre ter acreditado e me amado.

A minha mãe - Arleni Demo - e minha irmã - Camila Demo Medeiros. Pessoas

sempre presentes em minha vida, pelos seus exemplos de dedicação, força

e persistência, pelo apoio, incentivo e principalmente pelo grande amor

dedicando durante toda minha vida.

A grande amiga Maria Martha Campos pela paciência e atenção

empregadas para me instruir e auxiliar durante a minha formação como

farmacologista.

Ao Rui Daniel Schröder Prediger pela amizade, incentivo, troca de idéias e

apoio no desenvolvimento de inúmeros experimentos.

Aos amigos Filipe S. Duarte, Pablo Pandolfo e Cláudia P. Figueiredo pela força

na realização de inúmeros experimentos.

Ao Jeferson L. Franco e ao Prof. Alcir L. Dafre pelo auxilio na realização dos

experimentos enzimáticos.

A Dra. Gabriella Di Giunta, por abrir as postas do laboratório de patologia do

hospital universitário para a realização dos experimentos de

imunohistoquímica.

As minhas amigas Elizabeth, Nara, Patrícia, Aline e Juliana, e ao amigo

Gustavo pelo carinho e amizade.

Ao Prof. Reinaldo N. Takahashi pelo grande apoio e amizade.

A Diana e ao Pedro, por terem me ajudado sempre que precisei, e que

indiretamente auxiliaram-me no desenvolvimento deste trabalho.

Aos demais amigos e colegas do Departamento de Farmacologia.

A todos os professores e funcionários do Departamento de Farmacologia.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

pelo apoio financeiro.

SUMÁRIO

Abreviaturas....................................................................................................................i

Resumo ...........................................................................................................................ii

Abstract..........................................................................................................................iv

Introdução..................................................................................................................... 1

Objetivos...................................................................................................................... 20

Objetivo geral.......................................................................................................... 20

Objetivos específicos ............................................................................................. 20

Matériais e Métodos .................................................................................................. 22

Animais ..................................................................................................................... 22

Administração intracerebroventricular da β-amilóide..................................... 23

Teste do campo aberto......................................................................................... 24

Labirinto Aquático de Morris................................................................................. 24

Preparo dos cortes histológicos e reativação antigênica............................... 26

Detecção imunológica ......................................................................................... 27

Coleta dos tecidos ................................................................................................. 29

Determinação de marcadores do estresse oxidativo...................................... 29

Medida dos níveis de glutationa total (GSH total)............................................ 30

Atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx) .......................................... 31

Atividade da enzima glutationa redutase (GR)................................................ 31

Extração de RNA total ........................................................................................... 32

Ensaio de transcrição reversa seguida de reação em cadeia da

polimerase ............................................................................................................... 33

Preparação das frações de proteínas celulares para imunodetecção de

proteínas................................................................................................................... 34

Ensaio de imunodetecção (“western blot”) ...................................................... 35

Análise estatística ................................................................................................... 36

Resultados ................................................................................................................... 38

Caracterização do efeito da administração intracerebroventricular dos

peptídeos Aβ

1-40

ou Aβ

40-1

no aprendizado e memória espacial de

camundongos......................................................................................................... 38

Papel do TNF-α no dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

.................................. 40

Papel da iNOS no dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

................................... 43

Participação do TNF-α e iNOS na disfunção sináptica induzida pela Aβ

1-40

Aβ

1-40

induz ativação de astrócitos...................................................................... 50

Aβ

1-40

estimula a expressão da iNOS através do aumento na síntese de

TNF-α.......................................................................................................................... 53

Estresse oxidativo induzido pela Aβ

1-40

depende do TNF-α ............................. 56

A via da JNK/c-Jun regula a expressão da iNOS induzida pela Aβ

1-40

.......... 61

O TNF-α regula a expressão da iNOS induzida pela Aβ

1-40

através da via

do NF-κB ................................................................................................................... 65

Participação dos receptores B

e B

para cininas na prevenção dos

prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

........................................................... 69

Participação dos receptores B

e B

para cininas na reversão dos danos

cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

............................................................................ 72

Avaliação da expressão dos receptores para as cininas após a injeção

i.c.v. de Aβ

1-40

.......................................................................................................... 77

Discussão..................................................................................................................... 80

Conclusão................................................................................................................. 105

Bibliografia................................................................................................................. 106

SUMÁRIODEFIGURASETABELAS

Figura 1 – Efeitos de uma única injeção intracerebroventricular (i.c.v.) do

peptídeo Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) ou do peptídeo inverso Aβ

40-1

(400 pmol/camundongo) no aprendizado e memória espacial de

camundongos Swiss................................................................................................... 39

Tabela 1 – Efeitos da administração intracerebroventricular (i.c.v.) do

peptídeo Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo), do peptídeo inverso Aβ

40-1

(400

pmol/camundongo) ou da solução controle (veículo, PBS) (8 dias antes

dos experimentos) nos parâmetros comportamentais de camundongos

Swiss testados no campo aberto (por 5 min). ....................................................... 40

Figura 2 – Envolvimento do TNF-α no dano cognitivo induzido pela injeção

i.c.v. de Aβ

1-40

.............................................................................................................. 42

Figura 3 – Envolvimento da iNOS no dano cognitivo induzido pela injeção

i.c.v. de Aβ

1-40

.............................................................................................................. 44

Figura 4 – A disfunção sináptica precede a morte neuronal após o

tratamento com Aβ

1-40

.. ............................................................................................ 46

Figura 5 – O TNF-α e a iNOS participam da disfunção sináptica induzida

pela Aβ

1-40

.................................................................................................................... 48

Figura 6 – Figuras representativas da reação de imunohistoquímica para

a proteína pré-sináptica sinaptofisina analisada nas subregiões

hipocampais CA1, CA2 e CA3, e no córtex parietal como medida de

densidade sináptica.................................................................................................. 50

Figura 7 – Ativação dos astrócitos pela injeção i.c.v. de Aβ

1-40

......................... 52

Figura 8 – Participação do TNF-α na indução da iNOS pela injeção i.c.v.

de Aβ

1-40

....................................................................................................................... 55

Figura 9 – Aβ

1-40

altera parâmetros oxidativos celulares no cérebro.. .............. 58

Figure 10 – Bloqueio do TNF-α previne alterações nos parâmetros

oxidativos induzidos pela Aβ

1-40

.. ............................................................................. 60

Figura 11 – Administração i.c.v. de Aβ

1-40

promove a ativação da JNK.. ........ 63

Figura 12 – Ativação da c-Jun pela Aβ

1-40

............................................................. 64

Figura 13 – A ativação do NF-κB é dependente da via do TNF-α..................... 67

Figura 14 – Administração i.c.v. de Aβ

1-40

induz a expressão da iNOS

através das vias JNK/c-Jun e NF-κB... ..................................................................... 68

Figura 15 - Efeito do bloqueio do receptor B

para cininas na prevenção

dos prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

.. ..................................................... 70

Figura 16 – Efeito do bloqueio do receptor B

para cininas na prevenção

dos prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

... .................................................... 71

Figura 17 – Reversão do dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

através do

bloqueio do receptor B

... ........................................................................................ 73

Figura 18 – Reversão tardia do dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

através

do bloqueio do receptor B

... .................................................................................. 75

Figura 19 – Reversão tardia do dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

através

do bloqueio do receptor B

... .................................................................................. 76

Figura 20 – Efeito da Aβ

1-40

na expressão dos receptores para cininas............ 78

Figura 21 – Papel do TNF-α e da iNOS no dano neuronal induzido pela

injeção i.c.v. da Aβ

1-40

............................................................................................... 98

Figura 22 – Papel dos receptores para cininas no dano cognitivo induzido

pela injeção i.c.v. da Aβ

1-40

.................................................................................... 104

ABREVIAÇÕES



Aβ β-Amilóide

APP Proteína precursora amilóide

i.c.v. Intracerebroventricular

TNF Fator de necrose tumoral

TNFR Receptor do TNF

BK Bradicinina

MAPK Proteína quinase ativada por mitógeno

JNK Proteína quinase c-Jun NH

-terminal

NF-κB Fator nuclear-κB

AP-1 Proteína de ativada-1

LPS Lipolissacarídeo

IL Interleucina

iNOS Óxido nítrico sintetase induzida

NO Óxido nitrico

LTP Potenciação de longo prazo

R Receptor B

GFAP Proteína glial fibrilar ácida

GSH Glutationa

GPx Glutationa peroxidase

GR Glutationa redutase

RESUMO



A doença de Alzheimer é caracterizada pelo acúmulo de placas

amilóides e pelo dano cognitivo nos indivíduos acometidos. Dados recentes

sugerem que o processo inflamatório apresenta importante papel no

desenvolvimento e na progressão da doença de Alzheimer. O presente

estudo foi desenvolvido com o objetivo de determinar a possível relação

entre a inflamação e os déficits cognitivos observados na doença de

Alzheimer, através de estudos in vivo e in vitro. Os dados do presente

trabalho demonstram que a injeção intracerebroventricular (i.c.v.) do

peptídeo Aβ

1-40

resultou em prejuízos de aprendizado e memória em

camundongos. Tal efeito parece estar associado a um processo de

disfunção sináptica e ativação glial. O bloqueio farmacológico do fator de

necrose tumoral-α (TNF-α), ou da enzima óxido nítrico sintetase induzida

(iNOS), reduzem o dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

. Resultados similares

foram observados em animais com deleção gênica para o receptor do TNF-

α tipo 1 (TNFR1) ou para a iNOS. A administração da Aβ

1-40

resultou em

aumento na expressão do TNF-α e indução de alterações nos parâmetros

oxidativos no córtex pré-frontal e hipocampo. Além disso, a Aβ

1-40

promoveu

a ativação das vias de sinalização da proteína quinase JNK/c-Jun e do fator

de transcrição NF-κB, resultando no aumento da expressão da iNOS nas

mesmas áreas cerebrais. O pré-tratamento dos animais com o anticorpo

específico contra o TNF-α de camundongo reduziu todas as alterações

bioquímicas e moleculares induzidas pela injeção i.c.v. de Aβ

1-40

. Estes

resultados sugerem o TNF-α e a iNOS como importantes alvos na doença de

iii

Alzhiemer. Por fim, no presente estudo, foi investigado, através de

ferramentas farmacológicas e genéticas, o papel do sistema cininas nos

prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

. Nossos dados demonstram que o

tratamento com o antagonista seletivo do receptor B

, Hoe140, é capaz de

reduzir os déficits de aprendizado e memória induzidos pela Aβ

1-40

7 ou 30

dias após o tratamento. Resultados similares foram observados em animais

com deleção do gene para o receptor B

. Por outro lado, o tratamento com

o antagonista do receptor B

, a des-Arg

-Leu

-BK ou a deleção do gene para

o receptor B

inibiu os efeitos da Aβ

1-40

, apenas quando a avaliação foi feita

30 dias após o tratamento. Estudos de biologia molecular revelaram que o

tratamento com Aβ

1-40

promoveu aumento dependente do tempo e

sustentado na expressão do receptor B

no córtex pré-frontal e no

hipocampo. Todavia, nenhuma alteração no padrão de expressão do

receptor B

foi observada após a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

. Estes resultados

indicam que os receptores B

e B

para as cininas apresentam importante

papel nos prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

. Em conjunto, os

resultados do presente estudo apontam o TNF-α, a iNOS e os receptores para

as cininas como potenciais alvos terapêuticos no tratamento da doença de

Alzhieimer.

ABSTRACT



Increased brain deposition of amyloid β protein (Aβ) and cognitive

deficits are classical signals of Alzheimer’s disease, which have been highly

associated to inflammatory alterations. The present work was designed to

determine the correlation between inflammatory process and cognitive

deficts in a mouse model of Alzheimer’s disease, by means of both in vivo

and in vitro approaches. The intracerebroventricular injection of Aβ

1-40

in mice

resulted in marked deficits of learning and memory, according to assessment

in the Water maze paradigm. This cognition impairment seems to be related

to synapse dysfunction and glial cell activation. The pharmacological

blockage of either TNF-α or iNOS reduced the cognitive deficit evoked by Aβ

in mice. Similar results were obtained in TNF-α receptor 1 and iNOS knockout

mice. Aβ

1-40

administration induced an increase of TNF-α expression and

oxidative alterations in prefrontal cortex and hippocampus. Likewise, Aβ

1-40

led to activation of both c-Jun-NH

-terminal kinase (JNK)/c-Jun and nuclear

factor-κB (NF-κB), resulting in iNOS up-regulation in both brain structures. The

anti-TNF-α antibody reduced all the molecular and biochemical alterations

promoted by Aβ

1-40

. These results provide new insights in mouse models of

Alzheimer’s disease, revealing TNF-α and iNOS as central mediators of Aβ

action. In adition, the present study investigated, by means of genetic or

pharmacological approaches, the role of kinin system in the Aβ

1-40

cognitive

effects on water maze paradigm. Spatial learning and memory deficits

observed at 7 and 30 days after Aβ

1-40

treatment were significantly reduced

by the i.c.v. administration of kinin B

receptor antagonist Hoe 140. Similar

effect was found in mice lacking kinin B

receptors. On the other hand,

genetic deletion of inducible kinin B

receptor or its blockage by i.c.v.

injection of des-Arg

-Leu

-bradykinin attenuated only the long-term (30 days

after treatment) cognitive deficits induced by Aβ

1-40

. Moreover, treatment

with Aβ

1-40

resulted in a sustained increase in the expression of the kinin B

receptor in the hippocampus and prefrontal cortex of mice, while it did not

alter the expression of kinin B

receptors in these brain areas. These findings

provide convincing evidence that kinins acting at central nervous system B

and B

receptors exert a critical role in the spatial learning and memory

deficits induced by Aβ peptide in mice. Therefore, pharmacological blockers

of TNF-α, iNOS or kinin receptors could be of potential interest for the

development of drugs to treat Alzheimer’s disease.

INTRODUÇÃO

Desde o início do século passado, mas principalmente nas últimas duas

décadas, a humanidade vem passando por uma transição demográfica

evidente, sendo que as sociedades estão deixando de ser formadas

predominantemente por populações jovens e adultas para se transformarem

em sociedades compostas por pessoas cada vez mais idosas. A

Organização das Nações Unidas (ONU) estabeleceu que a “era do

envelhecimento” teve início em 1975 e que essa tendência deverá se

estender por mais cinqüenta anos, isto é, o crescimento deverá ocorrer até o

ano 2025. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a

Europa ocupa a primeira posição na proporção da população com mais de

sessenta anos de idade (19,8 %), seguida pela América do Norte (16,3 %)

(IBGE, 2000). Este fenômeno de envelhecimento populacional é também

verificado no Brasil. Com base no censo de 2000, existem aproximadamente

10 milhões de idosos no Brasil, sendo que nos próximos 20 anos, este valor

poderá ultrapassar os 30 milhões, vindo a representar aproximadamente 13 %

da população brasileira e a sexta maior população de idosos do mundo

(IBGE, 2000). Embora estes números reflitam um claro avanço na qualidade

de vida de parte da população, eles também alertam para a possibilidade

de que, num futuro próximo, cresça significativamente o número de pessoas

acometidas pelos chamados “males da idade”. Dentre tais patologias,

destaca-se a doença de Alzheimer.

A doença de Alzheimer foi descrita inicialmente pelo médico alemão

Alois Alzheimer, em 1906, durante o 37° Congresso do Sudoeste da Alemanha

de Psiquiatria, na cidade de Tübingen. Durante sua conferência intitulada

“Eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde” (Uma Doença Peculiar dos

Neurônios do Córtex Cerebral) Alzheimer definiu seu achado como uma

patologia neurológica, não reconhecida, que cursa com demência,

destacando os sintomas de déficit de memória, alterações de

comportamento e incapacidade para as atividades rotineiras.

Posteriormente, Alzheimer ainda viria a descrever os aspectos

anatomopatológicos da doença, cujas principais características eram o

acúmulo de placas senis e de emaranhados neurofibrilares e a perda

neuronal (Moller e Graeber, 1998; Goedert e Spillantini, 2006).

Em 1910, na oitava edição do “Handbook of Psychiatry”, Emil

Kraepelin, após estudar casos semelhantes, propôs o nome de doença de

Alzheimer em homenagem ao seu descobridor (Maurer et al., 1997, Moller e

Graeber, 1998). Inicialmente, essa denominação era utilizada para os casos

de demência pré-senil. Em 1968, um estudo demonstrou que os achados

anatomopatológicos característicos da então denominada doença de

Azheimer ou demência pré-senil também apareciam em indivíduos com

demência senil, em que os sintomas se iniciam aos 65 anos ou após essa

idade, sendo então considerados como parte da mesma entidade

patológica (Blessed et al., 1968). Um estudo anatomopatológico publicado

em 1970 demonstrou que a maioria das demências que ocorrem no período

senil, são resultados da doença de Alzheimer (Tomlinson et al., 1970). A partir

de então, essas duas formas de demência divididas como pré-senil e senil

pela idade, passaram a ser chamadas e consideradas como uma única

entidade: “doença de Alzheimer” (Blennow e Willian, 1992).

A susceptibilidade à doença de Alzheimer é resultante de múltiplos

determinantes ambientais e genéticos que interagem durante a vida. Os

fatores de risco relacionados à doença de Alzheimer compreendem: baixa

escolaridade, traumatismo craniano associado à perda de consciência, sexo

feminino, depressão, diabetes mellitus, hipertensão arterial, fumo,

hiperinsulinemia, inatividade física, fibrilação arterial, dieta rica em gorduras

e fatores genéticos (Cotman e Berchtold, 2002; Ritchie e Lovestone, 2002;

Mattson, 2003; Gorelick, 2004; Luchsinger e Mayeux, 2004). Quanto ao último,

estão incluídas anormalidades em genes localizados nos cromossomos 21

(gene codificador da proteína precursora amilóide, APP), 14 (gene da

presenilina 1), 19 (relacionado à apoliproteína E, especificamente ao alelo

ε4), 1 (gene da presenilina 2) e 12 (codificador da proteína relacionada ao

receptor de LDL) (Sherrington et al., 1995; Levy-Lahad et al., 1995; Hardy,

1997; Blennow et al., 2006). Contudo, o principal fator de risco associado à

doença de Alzheimer é a idade. Estimativas indicam que a doença

acomete 8-15 % da população com mais de 65 anos, sendo que a partir

dessa idade o risco dobra a cada cinco anos. Atualmente, existem em todo

o mundo, aproximadamente 25 milhões de pessoas com a doença de

Alzheimer, o que demonstra sua grande importância. Nos países

desenvolvidos, a doença de Alzheimer representa a terceira causa de morte,

perdendo apenas para as doenças cardiovasculares e para o câncer

(Mattson, 2004; Mount e Downton, 2006). No Brasil, não existem dados

precisos sobre o número de pessoas com a doença.

Nos estágios iniciais da doença de Alzheimer, há alguma preservação

da memória, mas, conforme a enfermidade evolui, a incapacidade de

lembrança torna-se generalizada. A dificuldade de aquisição de novas

informações aumenta até não haver mais novos aprendizados. Na

linguagem, ocorre perda de fluência verbal, esvaziamento de conteúdos e

diminuição da compreensão, além de erros de leitura e escrita. Além disso, o

paciente perde progressivamente habilidades visuo-espaciais. Numa etapa

avançada, a enfermidade traz dificuldades de expressão, movimentação e

poder de reconhecimento perceptivo sensorial. As alterações psíquicas e

comportamentais ocorrem em até 75 % dos casos, comprometendo a vida

social e ocupacional. Os sintomas incluem quadros depressivos e psicóticos

(alucinações e delírios), apatia, agressividade, agitação psicomotora,

condutas repetitivas, perturbações no ciclo de sono-vigília e mudanças nos

hábitos de locomoção, como, por exemplo, saídas a esmo e perambulações

(McKhann et al., 1984; Romanelli et al. 1990; Morris e Rubin 1991; Mortimer et

al., 1992; Walsh e Selkoe, 2004).

Ainda não foram identificados marcadores biológicos ou

características clínicas que estabeleçam um diagnóstico definitivo para a

doença de Alzheimer. Este só é obtido com a demonstração de lesões

neuropatológicas no cérebro (Gearing et al., 1995). Do ponto de vista

anatomopatológico, observa-se no cérebro de indivíduos com a doença de

Alzheimer atrofia cortical difusa, presença de grande número de placas senis

e de emaranhados neurofibilares, degenerações grânulo-vacuolares e

perda neuronal (Dickson, 1997; Gomez-Isla et al., 1997; Braak e Braak, 1998;

Uylings e de Brabander, 2002).

Os emaranhados neurofibrilares e as placas senis podem estar

presentes nos cérebros normalmente senis, mas em menor quantidade e

com distribuição menos extensa. Acredita-se que a concentração das

placas senis esteja correlacionada ao grau de demência nos afetados

(Selkoe, 1991; Hardy e Higgins, 1992; Walsh e Selkoe, 2004). Os emaranhados

neurofibrilares são constituídos primariamente de proteínas Tau associadas à

microtúbulos. As proteínas Tau estabilizam os microtúbulos do citoesqueleto

neural, sendo esta função regulada por um processo de fosforilação e

defosforilação. Nos neurônios que sofrem degeneração, as proteínas Tau

associadas a microtúbulos tornam-se anormalmente hiperfosforiladas e se

acumulam na forma de filamentos emaranhados helicoidais pareados (Nagy

et al., 1995). Por sua vez, as placas senis são constituídas da deposição de

fragmentos amilóides no parênquima cerebral. A β-amilóide (Aβ) é um

fragmento proteolítico formado a partir de uma glicoproteína

transmembrânica maior, a proteína precursora amilóide (APP), que sofre a

ação das enzimas proteolíticas β- e γ-secretases. Os mecanismos

responsáveis pela neurotoxicidade da Aβ são complexos, mas parecem

envolver a quebra da homeostase intracelular do cálcio e potássio, indução

de estresse oxidativo e ativação do processo de morte celular. Além disso,

transtornos da transmissão da acetilcolina e acetiltransferases ocorrem

freqüentemente nos indivíduos afetados (Haass, 2004; Mattson, 2004).

Avanços recentes na compreensão dos mecanismos patofisiológicos

relacionados à doença de Alzheimer apontam para novas estratégias no

desenvolvimento de drogas. Os modelos animais têm contribuído

consideravelmente para estes avanços e têm um papel ainda maior na

avaliação de eventuais drogas com potencial terapêutico, não apenas de

aliviar a demência associada com a doença de Alzheimer, mas de modificar

o processo da doença (Van Dam e De Deyn, 2006). As ferramentas que vêm

sendo utilizadas por grupos de pesquisa para estudar a doença de Alzheimer

em animais de laboratório são basicamente duas: a primeira é deixar o

animal envelhecer, fazendo com que ele passe a apresentar

espontaneamente um conjunto de sintomas, dentre eles prejuízos sensoriais e

cognitivos, semelhantes aos observados no decurso da doença (Campbell

et al., 1980; Hazzard, 1991; Prediger et al., 2005a, 2006). Entretanto, esta

metodologia demanda tempo, dinheiro e logística que raramente são

disponíveis em laboratórios de pesquisa brasileiros.

Outra metodologia que vem sendo aplicada para estudar os

processos relacionados ao desenvolvimento e progressão da doença de

Alzheimer consiste na utilização de modelos capazes de induzir o acúmulo

da Aβ no cérebro de animais. Prejuízos cognitivos têm sido documentados

tanto em camundongos geneticamente modificados, que apresentam uma

expressão aumentada da APP (Hsiao et al., 1996; Westerman et al., 2002),

quanto em roedores após a administração central aguda ou crônica dos

fragmentos Aβ

1-40

ou Aβ

1-42

, que são análogos dos peptídeos encontrados

nas placas senis dos pacientes com a doença de Alzheimer. Até o presente

momento, tem sido demonstrado que a administração central destes

fragmentos em roedores é capaz de promover um prejuízo significativo nos

testes de esquiva ativa (Flood et al., 1991; McDonald et al., 1994) e esquiva

inibitória (Giovannelli et al., 1995; Harkany et al., 1999), bem como nos testes

de reconhecimento social (Terranova et al., 1996), labirinto em Y (McDonald

et al., 1994, 1996) e labirinto aquático de Morris (Nitta et al., 1994). Todavia,

apesar da extensa literatura indicando os prejuízos cognitivos induzidos pela

proteína Aβ, os mecanismos celulares e moleculares pelos quais estes se

desenvolvem ainda não estão totalmente esclarecidos.

O tratamento da doença de Alzheimer inclui estratégias

farmacológicas e intervenções psicossociais para o paciente e seus

familiares. Inúmeras substâncias psicoativas têm sido propostas para

restabelecer ou preservar a cognição do paciente (Mount e Downton, 2006).

A reposição da acetilcolina tem mostrado eficácia na melhora da

capacidade cognitiva e do comportamento de portadores da doença. Os

medicamentos usados nesse tipo de terapia são os inibidores da

acetilcolinesterase. Essas drogas têm efeito sintomático discreto sobre a

cognição, algumas vezes beneficiando as alterações psíquicas da

demência. Acredita-se também que elas possam retardar a evolução

natural da doença, possibilitando uma melhora temporária no estado

funcional do paciente (Mount e Downton, 2006; Blennow et al., 2006). Além

disso, outras abordagens denominadas por convenção de “terapias

modificadoras da doença de Alzheimer” (disease-modifying therapies) têm

sido empregadas com o objetivo de interferir com mecanismos essenciais da

doença. Entre algumas das abordagens empregadas está o bloqueio da Aβ

e seus inúmeros mecanismos neurotóxicos (primários e secundários) e dos

processos que levam à hiperfosforilação da proteína Tau e à disfunção e

degeneração do citoesqueleto microtubular. A utilização destas terapias

visa impedir a morte neuronal, atenuando assim a evolução do processo

degenerativo e a evolução para a demência (Dewachter e Van Leuven,

2002; John et al., 2003; Roberds et al., 2001; Ritchie et al., 2003; Schenk et al.,

1999; McLaurin et al., 2002).

Estudos recentes também têm indicado que o dano neuronal

progressivo associado à doença pode ser conseqüência de reações

inflamatórias locais no sistema nervoso central (Akiyama et al., 2000a; Tuppo

e Arias, 2005; Wyss-Coray, 2006). Neste sentido, tem sido proposto que uma

fagocitose ineficiente da Aβ por parte da microglia, e a conseqüente

hiperativação celular e liberação de mediadores inflamatórios e fatores

neurotóxicos, contribuiria de maneira decisiva no processo

neurodegenerativo verificado na doença de Alzheimer (Akiyama et al.,

2000). Em acordo com esta hipótese, tem sido demonstrado um aumento

nos níveis de diversos mediadores pró-inflamatórios no cérebro de pacientes

com a doença de Alzheimer (Griffing et al., 1989; Pasinetti e Aisen, 1998; Ho

et al., 1999; Moore e O’Banion, 2002; Galimberti et al., 2003). Corroborando

esta idéia, estudos clínicos indicam que o tratamento prolongado com

alguns antiinflamatórios não-esteroidais (ibuprofeno, indometacina e

aspirina) ou substâncias antioxidantes (estrogênio e vitamina E), é capaz de

reduzir a prevalência da doença de Alzheimer e melhorar os sintomas de

pacientes acometidos por esta patologia (Rogers et al., 1993; McGeer et al.,

1996; In’t Veld et al., 2001; Zandi et al., 2002, Sano et al., 1997; Henderson,

1997).

Dentre os mediadores associados à doença de Alzheimer pode-se

destacar a citocina fator de necrose tumoral (TNF)-α. Essa citocina foi

descrita inicialmente em meados de 1970 por Lloyd Old e colaboradores

(Carswell et al., 1975) como um fator sorológico induzido por endotoxina que

era capaz de causar a necrose de certos tumores murinos in vivo.

Posteriormente, em 1984, foi isolado o TNF-α derivado de produtos

bacterianos e, ao longo das últimas décadas, vários estudos têm identificado

uma superfamília de ligantes e receptores relacionados a esta molécula

(Paul et al., 2006). O TNF-α é sintetizado como uma proteína não glicosilada

transmembrânica (proteína precursora), que posteriormente é processada

para uma forma homotrimérica com massa molecular de 17 kDa. A enzima

responsável pelo processamento do TNF-α é uma metaloproteinase

específica, também chamada de enzima conversora do TNF-α (TACE) (Black

et al., 1997; Moss et al., 1997). Além disso, o TNF-α pode existir como proteína

de membrana com massa molecular de 26 kDa na sua forma não-clivada

(Perez et al., 1990). Evidências experimentais revelaram que o TNF-α

apresenta um importante papel como mediador e modulador da resposta

inflamatória. Sua produção é realizada principalmente por células do sistema

imunológico, incluindo macrófagos, monócitos e linfócitos, em resposta a

agentes patogênicos ou durante condições de estresse no organismo.

Através da associação com um de seus receptores celulares,

denominados receptor do TNF tipo 1 (TNFR1 ou p55) e receptor do TNF tipo 2

(TNFR2 ou p75), o TNF-α ativa diferentes cascatas intracelulares que regulam

diversas funções celulares, incluindo respostas inflamatórias, diferenciação e

apoptose (Palladino et al., 2003). Enquanto o TNFR1 é expresso de maneira

constitutiva na grande maioria das células, o TNFR2 apresenta sua expressão

aumentada durante condições patológicas. Outra diferença importante

entre esses receptores refere-se à sua estrutura. O TNFR1 apresenta em sua

estrutura o domínio de morte (death domain, DD), que durante a sinalização

se liga a molécula adaptadora TRADD (TNFR-associated DD)

desencadeando, dentre outros efeitos, a ativação do processo de apoptose

(Liu et al., 1996; Chen e Goeddel, 2002; Hallenbeck, 2002). Por outro lado, o

TNFR2 não apresenta o DD, mas sim um domínio citoplasmático que se liga

aos TRAFs (TNFR-associated factors) durante a sinalização. A ativação do

TNFR2, por sua vez, tem sido associada à resposta inflamatória aguda (Segui

et al., 2001; Kolesnick e Kronke,1998; Hallenbeck, 2002). Todavia, é importante

ressaltar que, na maioria das vezes, em função do estímulo primário, ambos

os receptores são ativados simultaneamente e acabam desencadeando a

ativação de vias de sinalização intrincadas e bastante complexas. De

maneira geral, a ativação dos receptores para o TNF-α resulta na ativação

das proteínas quinases ativadas por mitógeno (MAPK) e da proteína IκB

quinase (IKK), que por sua vez controlam a expressão de diferentes proteínas

pela ativação de fatores de transcrição como a proteína ativada-1 (AP-1) e

o fator nuclear-κB (NF-κB) (Brenner et al., 1989; DiDonato et al., 1997; Liu et al.,

1996; Wajant et al., 2003). Ao nível celular, a principal função atribuída ao

TNF-α é sinalizar para a ativação da transcrição de outras proteínas

envolvidas na resposta inflamatória, incluindo a interleucina (IL)-1, -6 e -8, as

quimiocinas e as moléculas de adesão. Além disso, o TNF-α é um fator

fundamental na regulação do balanço entre a ativação de vias de

sinalização pró- e anti-apoptóticas no controle da proliferação celular e na

resposta inflamatória. De modo interessante, a supressão do processo de

apoptose geralmente resulta em resposta inflamatória (Baud e Karin, 2001).

Em relação ao sistema nervoso central, a micróglia e o astrócito são

considerados os produtores primários de TNF-α. Durante processos

patológicos no cérebro foram descritos tanto efeitos neuroprotetores quanto

neurotóxicos exercidos pelo TNF-α. Estudos de deleção gênica indicam que

o TNFR2 participa do processo de proteção contra a neurotoxicidade

induzida pelo glutamato em camundongos (Marchetti et al., 2004). Além

disso, o TNF-α parece estar envolvido na neuroproteção em resposta à

toxicidade aguda induzida pelo óxido nítrico (Turrin e Rivest, 2006). Sriram e

colaboradores (2006) demonstraram recentemente que a ausência dos

receptores para o TNF-α aumenta a susceptibilidade dos camundongos aos

efeitos neurotóxicos produzidos pelo MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-

tetrahydropyridine) na região hipocampal do cérebro. Por outro lado, alguns

estudos têm implicado o TNF-α na neurotoxicidade induzida pelo glutamato,

através da ativação da microglia (Takeuchi et al., 2006). Ademais, a inibição

aguda do TNF-α endógeno pelo tratamento com TNFR solúvel, anticorpos

específicos ou oligonucleotídeos antisense reduz de maneira marcante o

dano cerebral induzido por isquemia ou trauma em roedores (Nawashiro et

al., 1996; Barone et al., 1997; Mayne et al., 2001). Evidências indicam que na

doença de Alzheimer há um aumento na expressão do TNFR1 no cérebro,

bem como nos níveis de TNF-α no cérebro e plasma dos pacientes (Fillit et al.,

1991; Tarkowski, 2002; Li et al., 2004). Recentemente, também foi

demonstrado através de experimentos de eletrofisiologia em camundongos

que o TNF-α apresenta um importante papel na redução da potenciação de

longo prazo (LTP) induzida pela Aβ (Wang et al., 2005). Entretanto, os

mecanismos pelo qual o TNF-α exerce seus efeitos durante a doença de

Alzheimer são pouco compreendidos.

Outra importante proteína integrante do processo inflamatório é a

óxido nítrico sintase induzida (iNOS), uma enzima envolvida na síntese do

óxido nítrico (NO) (Xie et al., 1993; 1994; Kleinert et al., 2003). O NO foi

inicialmente descrito por Furchgott e Zawadski (1980) como sendo um

potente vasodilatador em resposta ao agonista muscarínico acetilcolina em

tiras de aorta com endotélio intacto. Desconhecendo a etiologia da

substância causadora do efeito, os autores a denominaram de EDRF (fator

relaxante derivado do endotélio). Posteriormente, os grupos de Ignarro,

Murad e Palmer mostraram, em estudos independentes, que o EDRF e o NO

eram a mesma substância, sendo este sintetizado pelas células endoteliais

através da L-arginina (Ignarro et al., 1987; Murad et al., 1987; Palmer et al.,

1987). Esta descoberta deflagrou uma verdadeira explosão de pesquisas

sobre os papeis fisiológico e patológico do NO nas mais diversas condições e

tecidos. Atualmente, sabe-se que o NO é uma importante molécula

sinalizadora inter e intracelular envolvida na regulação de uma variedade

de funções celulares biológicas (Hanafy et al., 2001; Ignarro et al., 2002;

Alderton et al., 2001).

Nos tecidos, o NO é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina, em

uma reação de oxidação catalisada pelas isoenzimas NO sintases (NOS). As

NOS são identificadas de acordo com o tipo celular ou as condições em que

foram primeiramente descritas (Hanafy et al., 2001). Dessa maneira, existem

três isoformas distintas de NOS: NOS endotelial (eNOS ou NOS III) encontrada

na célula endotelial, célula epitelial e em miócito cardíaco; NOS neuronal

(nNOS ou NOS I) encontrada em células neuronais e na musculatura

esquelética; NOS induzível (iNOS ou NOS II) encontrada em macrófagos,

hepatócitos, músculo liso e em vários outros tecidos (Alderton et al., 2001). A

eNOS e a nNOS são enzimas expressas constitutivamente e sua ativação é

dependente do aumento do cálcio intracelular. O NO formado por estas

enzimas está relacionado a eventos fisiológicos como regulação do tônus

vascular, neurotransmissão, inibição da agregação plaquetária e da adesão

celular, além do efeito antioxidante (Napoli e Ignarro, 2001; Cayatte et al.,

1994; Kuhlencordt et al., 2001; Rand, 1992; Baranano e Snyder, 2001; Kobzik et

al., 1994; Guzik et al., 2003). Por outro lado, a isoforma induzida da enzima é

funcionalmente independente da concentração intracelular de cálcio e

normalmente não é expressa constitutivamente, tendo sua expressão

modulada em processos inflamatórios ou fisiopatológicos (Nathan et al.,

1992; Hibbs et al., 1988; Marletta, 1994). A expressão da iNOS é evidenciada

em uma grande variedade de células, incluindo macrófagos, células

endoteliais, células da musculatura lisa vascular e miócitos cardíacos depois

da estimulação com lipopolissacárides (LPS), citocinas (como IL-1β, TNF-α,

IFN-γ, IL-6) e outros agentes pró-inflamatórios. Uma vez expressa, a iNOS gera

NO de maneira contínua e em grande quantidade. O NO proveniente da

iNOS responde por efeitos protetores contra patógenos virais ou bacterianos

(Bogdan, 2001) ou por efeitos citotóxicos, que incluem dano ao DNA,

oxidação de lipoproteínas de baixa densidade (LDL), nitração de resíduos de

tirosina e inibição da respiração mitocondrial, dentre outros (Ischiropoulos e

Al-Mehdi, 1995; Guzik et al., 2003; Gow et al., 2004; Vallance e Leiper, 2002). O

dano celular induzido pelo NO é resultado de sua propriedade de espécie

reativa e pela interação com o ânion superóxido formando peroxidonitrito,

um potente agente oxidante (Javesghani et al., 2003). Por sua vez, o

peroxinitrito estimula o processo inflamatório pela ativação de fatores de

transcrição como o NF-κB (Wu et al., 2004; O'Donnell et al., 1999; Stamler et

al., 2001). Os efeitos deletérios do NO estão implicados na patologia de

doenças inflamatórias como aterosclerose, artrite reumatóide, asma,

diabetes, choque séptico, rejeição de transplantes, esclerose múltipla e

doença inflamatória intestinal, dentre outras (Vallance e Leiper, 2002; Aktan,

2004; Vallance e Leiper, 2002). Dano neuronal e doenças cerebrais

degenerativas, tais como a doença de Parkinson e Alzheimer, também estão

associadas a síntese aumentada de NO (Christopherson e Bredt, 1997;

Halliwell, 2001).

Nos últimos anos vem crescendo o número de trabalhos sugerindo o

envolvimento do sistema calicreína-cininas na fisiopatologia da doença de

Alzheimer. As cininas constituem uma família de peptídeos biologicamente

ativos formados em resposta a estímulos fisiológicos ou durante o processo

inflamatório, a partir de α-globulinas com múltiplos domínios, conhecidas

como cininogênios. Tais precursores são clivados por um grupo de proteases

conhecidas genericamente por calicreínas, que podem ser encontradas no

sangue (calicreína plasmática) ou na maioria das glândulas exócrinas

(calicreína tecidual) (Proud e Kaplan, 1988; Cassim et al., 2002; Kaplan et al.,

2002). Uma vez liberadas, as cininas exercem uma série de efeitos biológicos,

incluindo vasodilatação, hiperemia local, redução da pressão sangüínea,

sensibilização de fibras aferentes sensoriais do tipo Aδ e C, além de formação

de edema em conseqüência do aumento da permeabilidade vascular. Suas

ações parecem contribuir para a hipotensão e para o desenvolvimento do

choque, observados na pancreatite, na sepse e na coagulação

intravascular (Dendorfer et al. 1999; Calixto et al., 2000). Ademais, as cininas

também são capazes de controlar o tônus de vários tipos de musculatura

lisa, o transporte de glicose, além de estimularem a reabsorção óssea e a

proliferação celular (Bhoola et al., 1992).

As ações das cininas são mediadas através de receptores específicos

presentes na membrana celular. Dois subtipos de receptores para as cininas

foram descritos há mais de 20 anos (Regoli e Barabé, 1980) e denominados

e B

. Foram caracterizados inicialmente com base em critérios

farmacológicos de ordem de potência dos agonistas em preparações de

órgão isolado. Posteriormente, esta classificação foi confirmada através do

emprego de agonistas e antagonistas seletivos, obtidos por modificações ou

substituições dos aminoácidos que compõem a estrutura das cininas (Vavrek

e Stewart, 1985; Regoli et al., 1994; Stewart et al., 1999). Mais recentemente,

ambos os receptores foram clonados de várias espécies animais, inclusive de

humanos, confirmando assim a existência dos receptores B

e B

como

produtos de genes distintos (Hess, 1997). Os receptores para as cininas

pertencem à família de receptores compostos por 7 unidades

transmembrana acoplados as proteínas G (McEachern et al., 1991; Hess et

al., 1992; Menke et al., 1994; Pesquero et al., 1996). Apesar de serem

acoplados aos mesmos mecanismos transducionais, os receptores B

e B

apresentam aproximadamente 36% de homologia na seqüência de

aminoácidos (dependendo da espécie estudada), sendo esta homologia

mais evidente nas 7 regiões transmembrana. Este grau de homologia entre

os receptores B

e B

pode ser considerado baixo, uma vez que o receptor B

apresenta 30% de similaridade em relação ao receptor do tipo 1 para a

angiotensina II (Hess, 1997).

Apesar das diferenças entre os receptores B

e B

das cininas, na

maioria das vezes as vias de transdução acionadas pelos dois tipos de

receptores são muito semelhantes (Liebmann e Böhmer, 2000; Liebmann,

2001). Os receptores B

e B

para as cininas são preferencialmente

acoplados a proteínas das famílias Gαi e Gαq (Liao e Homcy, 1993) e sua

ativação pode estar relacionada à estimulação direta ou indireta de

diversas vias de sinalização intracelular. Estas vias incluem: fosfolipase C,

fosfolipase D, aumento de cálcio intracelular, ativação de isoformas

específicas da proteína quinase C, estimulação de canais de potássio

sensíveis ao cálcio, transporte de íons cloreto, ativação da adenilato ciclase,

formação de óxido nítrico, aumento expressivo dos níveis de prostanóides

em resposta à ativação da fosfolipase A

ou, ainda, ativação da via das

proteínas quinases ativadas por mitógeno (MAPKs) (Schanstra et al., 1999;

Liebmann e Böhmer, 2000; Liebmann, 2001).

Sem dúvida, a principal diferença entre os receptores B

e B

está

relacionada ao padrão de expressão destas duas proteínas. Tem sido

largamente demonstrado que a maior parte das ações fisiológicas das

cininas é mediada pela ativação dos receptores B

, enquanto que os

receptores B

são responsáveis por amplificar e perpetuar a sinalização

iniciada pela estimulação dos receptores B

. As respostas mediadas pela

ativação de ambos os receptores são qualitativamente similares e

geralmente envolvem a ativação dos mesmos tipos celulares (Marceau et

al., 1998; Calixto et al., 2000). Desta forma, os receptores B

são expressos de

forma constitutiva em vários órgãos, tecidos e tipos celulares, incluindo:

células endoteliais, fibroblastos, epitélio glandular, rins, coração, musculatura

esquelética, sistema nervoso central, musculatura lisa de vasos sangüíneos,

ducto deferente, traquéia, intestino, útero e bexiga (Dendorfer et al., 1999).

Por outro lado, um grande número de evidências indica que os receptores B

estão geralmente ausentes em tecidos de animais em condições normais,

sendo rapidamente induzidos e modulados em diversos tipos celulares após

longos períodos de incubação in vitro, após trauma tecidual ou infecções, ou

ainda após o tratamento com endotoxinas bacterianas, adjuvante de

Freund, citocinas pró-inflamatórias, luz ultravioleta, estresse térmico, dentre

outros estímulos (Marceau et al., 1998; Ahluwalia e Perretti, 1999; Calixto et al.,

2000).

Em relação à doença de Alzheimer, sabe-se que áreas cerebrais que

são acometidas nas fases iniciais da patologia apresentam uma expressão

aumentada de vários elementos do sistema calicreína-cininas (Correa et al.,

1979; Perry e Snyder, 1984; Murone et al., 1997; Raidoo e Bhoola, 1997; Chen

et al., 2000). Além disso, foi verificado recentemente um aumento na

transdução do sinal iniciado pela BK em fibroblastos isolados a partir de

cérebros de portadores da doença de Alzheimer (estudo post-mortem),

ocasionando uma hiperfosforilação da proteína Tau, sendo este considerado

um dos primeiros eventos do processo neurodegenerativo associado à

doença de Alzheimer (Jong et al., 2003). Huang e colaboradores (1998)

demonstraram que a exposição da cultura de células do tipo PC12 à

proteína Aβ promove um aumento na produção de inositol trifosfato (IP

) e

elevação dos níveis de cálcio citosólico induzidos pela BK, além de

alteração no número e afinidade dos receptores para cininas. Em adição, a

incubação de células endoteliais com a proteína Aβ promove um aumento

de três a quatro vezes na concentração de cininas nesta cultura (Wirth et al.,

1999). De maneira interessante, Racchi e colaboradores (1998)

demonstraram que o tratamento de fibroblastos humanos com BK promove

um aumento na secreção da APP. Em conjunto, os resultados obtidos nestes

estudos apontam para a existência de um possível “ciclo vicioso”, sendo que

por um lado, a proteína Aβ induz a liberação de BK e aumenta as respostas

celulares mediadas por seus receptores e, por outro, a BK estimula a

secreção do precursor da proteína Aβ, realimentando o ciclo.

Embora após os 101 anos da primeira descrição da doença da

Alzheimer tenha-se conseguido algum avanço em termos de conhecimento

científico, ainda parece faltar muito para o desenvolvimento de ferramentas

farmacológicas eficazes para o tratamento desta patologia tão

devastadora. Neste sentido, uma melhor compreensão acerca dos

mecanismos envolvidos na fisiopatologia desta doença torna-se imperativa.

Como descrito anteriormente, a Aβ apresenta um papel importante no

desenvolvimento de várias alterações neuronais verificadas na doença de

Alzheimer. Sendo assim, informações adicionais sobre os mecanismos

moleculares relacionados às ações da Aβ serão de grande valia para o

desenvolvimento de abordagens mais racionais e eficazes para o

tratamento dessa patologia. Neste sentido, o presente estudo procurou

estabelecer possíveis relações entre a resposta inflamatória, as alterações

moleculares e os danos cognitivos induzidos pela injeção i.c.v. da Aβ em

camundongos.

OBJETIVOS

Objetivo Geral

O objetivo do presente estudo foi avaliar o papel das proteínas TNF-α e

iNOS, bem como das cininas, sobre os prejuízos cognitivos induzidos pela

administração intracerebroventricular (i.c.v.) da proteína Aβ

1-40

camundongos. Além disso, foram estudadas algumas das possíveis

alterações moleculares induzidas pela Aβ

1-40

no córtex pré-frontal e

hipocampo de camundongos.

Objetivos específicos

9 Investigar o efeito do bloqueio farmacológico ou genético da via do TNF-α

e iNOS sobre o prejuízo cognitivo induzido pela injeção

intracerebroventricular (i.c.v.) do peptídeo Aβ

1-40

através do modelo do

labirinto aquático de Morris (versão de memória espacial de referência).

9 Avaliar a participação do TNF-α e da iNOS no processo de dano sináptico

induzido pela administração i.c.v. de Aβ

1-40

através da imunodetecção da

proteína pré-sináptica sinaptofisina.

9 Caracterizar o perfil temporal de expressão do TNF-α e iNOS no córtex e

hipocampo de camundongos após o tratamento com Aβ

1-40

através das

técnicas de RT-PCR e/ou western blot.

9 Determinar o perfil temporal de ativação da proteína quinase JNK e sua

molécula alvo c-Jun após a injeção de Aβ

1-40

9 Analisar a possível ativação do fator de transcrição NF-κB no córtex pré-

frontal e hipocampo induzida pela administração i.c.v. de Aβ

1-40

9 Caracterizar o efeito do bloqueio farmacológico do TNF-α sobre a

ativação de diferentes vias de sinalização intracelulares (p. ex. JNK/c-Jun,

NF-κB) induzida pela Aβ

1-40

9 Investigar a possível participação do TNF-α na regulação da expressão da

iNOS no córtex pré-frontal e hipocampo induzida pelo tratamento com

Aβ

1-40

9 Determinar o efeito da administração de antagonistas seletivos dos

receptores B

ou B

para cininas na prevenção e/ou reversão do dano

cognitivo induzido pela injeção i.c.v. de Aβ

1-40

9 Analisar a influência da deleção gênica dos receptores B

ou B

para

cininas sobre o prejuízo cognitivo induzido pelo tratamento com Aβ

1-40

9 Caracterizar a possível modulação da expressão dos receptores B

e B

para cininas após diferentes períodos de tempo da administração i.c.v. da

Aβ

1-40

MATERIAISEMÉTODOS

Animais

Foram utilizados camundongos das linhagens: Swiss, C57Bl/6, nocaute

para o receptor-1 do TNF

(TNFR1

-/-

) e nocaute para iNOS (iNOS

-/-

) (30 – 35 g)

criados no biotério setorial do Departamento de Farmacologia, CCB, UFSC.

Além disso, foram utilizados animais nocaute para o receptor B

-/-

) e

nocaute para o receptor B

-/-

) das cininas, sendo que estes foram

gentilmente doados pelo Prof. Dr. João Bosco Pesqueiro do Departamento

de Biofísica da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). A deleção da

seqüência codificadora dos genes para o TNFR1 (Rothe et al., 1993), iNOS

(MacMicking et al., 1995), B

R (Pesqueiro et al., 2000) ou B

R (Rupniak et al.,

1997) foi realizada de acordo com metodologias descritas em trabalhos da

literatura. Os animais foram alojados em grupos de 20 animais por caixa (42 x

34 x 17 cm) e mantidos em câmaras ventiladas (ALESCO

), a uma

temperatura de 22 ± 2 °C, umidade entre 60 – 80 % e ciclo claro/escuro de 12

horas, sendo alimentados com ração comercial e água ad libitum.

O presente estudo seguiu as recomendações do Guia de Uso e

Cuidado com Animais Laboratoriais do National Institutes of Health (NIH) dos

Estados Unidos da América (NHI Publication No. 85-23, revisado em 1996).

Todos os procedimentos empregados no presente estudo foram aprovados

pelo Comitê de Ética no Uso de Animais/UFSC.

Administração intracerebroventricular da

-amilóide

O fragmento Aβ

1-40

(Tocris, Ellisville, EUA) e o fragmento inverso Aβ

40-1

(Bachem, Torrance, EUA) foram dissolvidos em PBS (pH 7,4; 1 mg/ml) e

incubados a 37 °C por 3 – 4 dias, como descrito previamente (Coraci et al.,

2002). A forma agregada dos fragmentos de Aβ (400 pmol/camundongo) ou

a solução veículo (PBS) foram administradas por via intracerebroventricular

(i.c.v.) como descrito por Laursen e Belknap (1986). Para tanto, foi utilizada

uma microseringa Hamilton com agulha 28 gauges de 3 mm de

comprimento. Esta foi inserida unilateralmente (1 mm) no ponto médio

eqüidistante entre os olhos e a uma distância igual entre os olhos e as

orelhas, perpendicular ao plano do crânio. As soluções foram injetadas

gradualmente durante um intervalo de 5 s. Ao final dos experimentos os

animais foram sacrificados e a correta inserção da agulha foi avaliada

através de análise histológica.

Alguns animais foram tratados com anticorpo específico anti-TNF-α

(AbTNF-α, 10 ηg/camundongo; i.c.v.; R&D Systems, MN, EUA) 15 min antes da

injeção da Aβ

1-40

. O inibidor da iNOS, aminoguanidina (AG, 100 mg/kg, i.p.;

Sigma-Aldrich) foi administrado 1 h antes da injeção i.c.v. de Aβ

1-40

e 1 x ao

dia durante os dias consecutivos até o momento da realização dos

experimentos. Além disso, alguns animais foram tratados com o inibidor

seletivo da proteína quinase JNK, SP600125 (50 mg/kg; i.p.; 1 h antes; Tocris)

ou com o inibidor do fator de transcrição NF-κB, PDTC (100 mg/kg, i.p., 1 h

antes; Sigma-Aldrich). Por fim, foram realizados tratamentos com o

antagonista seletivo do B

R, des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50

pmol/camundongo; i.c.v.) (Sigma-Aldrich) ou com o antagonista seletivo do

R, Hoe 140 (1, 10 ou 50 pmol/camundongo; i.c.v.) (Hoechst, Alemanha). As

soluções estoque foram diluídas com PBS, preparadas em tubos plásticos

siliconizados, armazenados a -20 °C e diluídas na concentração desejada no

dia dos experimentos, sendo mantidas em gelo durante a realização dos

experimentos. Grupos tratados com PBS foram utilizados como controle.

Teste do campo aberto

Para avaliar possíveis alterações locomotoras induzidas pelos diferentes

tratamentos utilizados 8 dias após o tratamento com Aβ

1-40

, os animais foram

testados durante 5 min no campo aberto. O aparato, feito de madeira e

fórmica, é formado por um chão de cor preta (30 x 30 cm), dividido em 9

quadrantes de 10 x 10 cm, com paredes transparentes de 15 cm de altura.

Durante os experimentos, cada camundongo foi colocado no centro do

campo aberto e as sessões experimentais foram gravadas por um sistema de

câmera de vídeo. O número de quadrantes cruzados e de rearings (ato de

levantar) foi registrado e tomado como índice de atividade motora.

Labirinto Aquático de Morris

Os efeitos da administração i.c.v. dos fragmentos amilóides sobre a

memória espacial de camundongos foram avaliados através do teste do

labirinto aquático (Morris et al., 1982). O labirinto aquático consiste de um

tanque circular de cor preta (97 cm de diâmetro e 60 cm de altura), estando

localizado no interior de uma sala com várias pistas visuais fixadas nas

paredes. O tanque foi preenchido com água, sendo a temperatura da água

mantida (25 ± 2 °C) através de um sistema automatizado de resistência.

Foram estabelecidas 4 posições de partida (Norte, Sul, Leste e Oeste) que

dividiram a superfície do labirinto em 4 quadrantes (Nordeste, Noroeste,

Sudeste e Sudoeste). No interior do tanque (posição sudoeste) foi colocada

uma plataforma de acrílico transparente (10 x 10 cm), submersa 1 a 1,5 cm

da superfície da água.

O protocolo experimental consistiu em uma sessão de treino e uma

sessão de teste. Durante o treinamento (7 ou 30 dias após tratamento com

Aβ

1-40

), os animais foram liberados para nadar até encontrar a plataforma

ou até um tempo máximo de 60 s. Caso o animal não encontrasse a

plataforma nesse tempo, ele era conduzido manualmente até esta, onde

permanecia por 10 s. Os tempos de latência até o animal encontrar a

plataforma, a velocidade de nado e a distância percorrida foram

registrados. Após os 10 s, o animal era retirado do labirinto e colocado em

uma caixa por 20 s, sendo então posicionado no ponto de partida seguinte.

Este procedimento foi realizado 10 vezes na sessão de treino, sendo que os

animais foram liberados para nadar de pontos de partida diferentes de

forma pseudo-aleatória e a plataforma permaneceu na mesma posição

(quadrante Sudeste). Na sessão de teste, realizada 24 h após a sessão de

treinamento (8 ou 31 dias após tratamento com Aβ

1-40

), os animais foram

novamente liberados para nadar a partir da posição Norte, no entanto, a

plataforma foi removida do labirinto. O tempo de nado gasto pelos animais

no quadrante onde se encontrava a plataforma na sessão de treino (no dia

anterior) foi utilizado como índice de memória.

Preparo dos cortes histológicos e reativação antigênica

A análise de imunohistoquímica foi realizada 1 e 8 dias após o

tratamento com Aβ

1-40

em cérebros de camundongos. Para tal os cérebros

dos animais foram coletados após processo de perfusão com solução salina

e paraformoldeído 4 %. O emblocamento, coloração (vermelho congo e

cresil-violeta) e corte das lâminas foram realizados externamente, por

empresa terceirizada (IDAP - Florianópolis). Os cortes teciduais de espessura

de 3 µm foram montados sobre lâminas preparadas com solução de ATPS (3-

aminopropyltriethoxysilene; Sigma-Aldrich) a 5 % em acetona PA, sendo

mantidas em estufa a uma temperatura de 50 °C durante 1 h para fixação

dos cortes. Após fixação, os cortes foram desparafinados em cubas de vidro

contendo xilol e re-hidratados por passagens sucessivas em etanol em

concentrações decrescentes (etanol absoluto, etanol 90 %, 80 % e 70 %). O

bloqueio da peroxidase endógena dos tecidos foi realizado com o objetivo

de eliminar reações inespecíficas falso-positivas. Para tanto, as lâminas foram

imersas em solução de peróxido de hidrogênio a 1,5 % e metanol absoluto

(v/v) por 20 min, com posterior lavagem com água destilada. Previamente à

incubação com o anticorpo primário, as lâminas foram submetidas ao

tratamento para reativação antigênica, com a finalidade de recuperar os

sítios antigênicos mascarados pela fixação e inclusão do tecido em formol e

parafina. Para este fim, foi preparada uma solução composta por 180 ml de

ácido cítrico 0,1 M e 820 ml de citrato de sódio 0,1 M (pH 6,0). Após preparo

da solução, as lâminas foram imersas nesta solução de reativação

antigênica diluída 1:10 em água destilada e mantidas em banho-maria

ajustado para 95 – 98 °C, durante 45 min. Logo após, ainda como parte do

processo térmico de reativação antigênica, as lâminas foram retiradas do

banho-maria, mantidas durante 20 min à temperatura ambiente e lavadas

em água destilada. Após a lavagem das lâminas, estas foram submersas em

PBS.

Detecção imunológica

A imunodetecção foi realizada utilizando marcadores do processo de

apoptose, anti-caspase-3 (1:200; Cell Signaling Technology, MA, EUA), de

astrócito ativado, anti-GFAP (proteína glial fibrilar ácida) (1:300; Dako

Cytomation, CA, EUA) e da proteína pré-sináptica sinaptofisina, anti-

sinaptofisina (1:400; Novocastra, Newcastle, Reino Unido). A solução

contendo os anticorpos foi adicionada sobre os cortes teciduais e as lâminas

foram mantidas em câmara úmida a uma temperatura de 2 – 8 °C, durante

12 – 16 h. A seguir, as lâminas foram lavadas com tampão PBS à temperatura

ambiente. Após lavagem as lâminas foram incubadas com anticorpo

secundário anti-IgG/IgM conjugado com um polímero de peroxidase (En

Vision Plus; Dako Cytomation) em câmara úmida durante 1 h à temperatura

ambiente. Posteriormente, foram realizadas duas lavagens utilizando-se PBS

por 5 min, em temperatura ambiente. As amostras foram submetidas a uma

revelação colorimétrica com kit comercial (Dako Cytomation), através de

uma solução cromógena contendo 0,03 % de 3,3´-diaminobenzidina

(3,3´,4,4´-tetraaminobiphenyltetrahydrochloride) previamente diluído em

tampão imidazol (pH 7,2) e peróxido de hidrogênio a 0,3 %. Após a

revelação, foram realizadas a contra-coloração das lâminas com solução

de hematoxilina de Harris, desidratação através de passagem das lâminas

em concentrações crescentes de etanol (etanol 70 %, 80 %, 90 % e etanol

absoluto), diafanização em xilol e montagem em Entellan (Merck, SP, Brasil).

Para cada reação foi utilizado um controle negativo na ausência do

anticorpo primário nas reações. Os resultados foram obtidos através de

microscópio óptico (Nikon Eclipse 50i) e câmera digital (DS-5M-L1; Nikon, NY,

USA), acoplados. Imagens digitalizadas foram transferidas para o

computador e a intensidade média de marcação foi determinada para a

proteína sinaptofisina através do programa NIH ImageJ 1.36b (National

Institutes of Health, Maryland, EUA). O efeito do tratamento i.c.v. com Aβ

1-40

sobre a detecção da sinaptofisina foi avaliado nas regiões CA1, CA2 e CA3

do hipocampo, bem como no córtex parietal. A metodologia para avaliar a

degeneração sináptica através do nível de sinaptofisina foi previamente

validada em modelos experimentais de neurodegeneração (Buttini et al.,

1999) e em cérebros de humanos acometidos por doenças degenerativas

(Masliah et al., 1992). A contagem de células positivas para GFAP ou

caspase-3 foi realizada através de análise microscópica nas mesmas áreas

avaliadas para sinaptofisina, sendo os resultados expressos através do

número de células positivas no aumento de 400 x.

Coleta dos tecidos

Com o objetivo de avaliar possíveis alterações moleculares após

diferentes intervalos da administração dos fragmentos amilóides, alguns

animais foram submetidos à eutanásia por decapitação e seus cérebros

foram removidos e lavados com solução salina (NaCl 0,9 %) gelada (4 °C).

Imediatamente após, o cérebro foi dissecado sobre uma placa de Petri

rodeada por pedras de gelo seco, formando assim um microambiente

gelado. O córtex pré-frontal e o hipocampo foram dissecados, pesados e

em seguida armazenados em freezer a -70 °C, até o momento do uso.

Determinação de marcadores do estresse oxidativo

Com o objetivo de verificar possíveis alterações em parâmetros

oxidativos em conseqüência da administração i.c.v. da Aβ

1-40

, foram

medidos os níveis de glutationa total (GSH total) e a atividade das enzimas

glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR). As estruturas

cerebrais (hipocampo e córtex pré-frontal) foram homogeneizadas em

tampão HEPES 20 mM (pH 7,4). Em seguida, o homogenato foi centrifugado

a 20.000 x g por 30 minutos em centrífuga refrigerada (4º C). O sobrenadante

foi então separado e conservado em freezer a -70 ºC para posterior

dosagem das atividades enzimáticas. Para as dosagens do conteúdo de

GSH total, os tecidos foram homogeneizados em ácido perclórico (PCA) 0,5

M e, em seguida, centrifugados a 15.000 x g por 2 min (4º C). O

sobrenadante foi separado e neutralizado (diluição 10 x) em tampão fosfato

(KPI 0,1 M – pH 7,4).

Medida dos níveis de glutationa total (GSH total)

O método utilizado foi originalmente descrito por Tietze (1969) e

posteriormente modificado por Akerboom e Sies (1981). Consiste em um

método enzimático cíclico que detecta tanto a forma oxidada (GSSG)

quanto a forma reduzida (GSH) da glutationa, o que então é definido como

glutationa total (GSH total). O reagente de Ellman, DTNB, reage

espontaneamente com GSH formando o ânion colorido TNB e o conjugado

GS-TNB, incolor. A glutationa redutase (GR) cliva este conjugado e utiliza

NADPH como co-fator, produzindo GSH e TNB, desenvolvendo mais cor. A

GSH reage novamente com DTNB reiniciando o ciclo. Caso haja presença

de GSSG, esta é primeiramente reduzida a GSH pela ação da enzima GR e,

em seguida, entra no ciclo. As leituras foram feitas em espectrofotômetro a

412 nm, por 1 – 4 min. Neste ensaio, o meio de reação consistia de tampão

fosfato de potássio 0,1 M, contendo EDTA 1 mM, DTNB 0,1 mM e NADPH 0,2

mM. Após a adição da amostra ou do padrão, iniciava-se a reação pela

adição da GR 0,2 U/ml. A concentração de GSH total foi obtida pela

comparação das absorbâncias das amostras com a absorbância de uma

curva padrão de GSSG (0,1-1,0 nmol/ml). A reação basal, sem a presença

de GSSG ou amostra, foi descontada do delta de absorbância por minuto

obtido na presença do padrão ou da amostra. O valor obtido foi

multiplicado pelas diluições.

Atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx)

A GPx catalisa a redução de H

, bem como de outros

lipodroperóxidos, utilizando a glutationa reduzida (GSH) como substrato para

esta reação e produzindo glutationa oxidada (GSSG). A GSSG é reduzida

pela glutationa redutase com o consumo de NADPH, que pode ser

acompanhado espectrofotometricamente em 340 nm (Wendel, 1981; Flohé

e Günzler, 1984). Para este ensaio, o meio de reação continha tampão

fosfato 0,1 M (pH 7,0), EDTA 1 mM, GSH 1 mM e NADPH 0,1 mM. A amostra foi

adicionada a esse meio para medir o consumo inespecífico de NADPH

através de uma leitura, por 2 – 4 min, a 340 nm. Do decréscimo de

absorbância (340 nm) por minuto obtido foi descontado o consumo

inespecífico de NADPH. O valor obtido foi dividido pelo coeficiente de

extinção molar de NADPH (ε = 6.220 M

-1

) e multiplicado pelas diluições.

O valor foi expresso como mUnidades/mg de proteína. Uma Unidade

corresponde a 1 μmol/min.

Atividade da enzima glutationa redutase (GR)

A GR catalisa a redução da glutationa oxidada (GSSG) através da

oxidação do NADPH. Ao utilizar o substrato GSSG a enzima leva ao consumo

de NADPH, que é acompanhado espectrofotometricamente em 340 nm (ε =

6.220 M

-1

). A velocidade de consumo de NADPH, em condições de

saturação, expressa a atividade enzimática (Calberg e Mannervik, 1985). O

meio de reação continha tampão fosfato 0,1 M (pH 7,0), EDTA 1 mM e

NADPH 0,2 mM. Após adicionar a amostra, o consumo inespecífico de

NADPH foi avaliado por 2 – 4 min a 340 nm. Ao adicionar o substrato GSSG 1

mM a leitura foi realizada por 2 – 4 min adicionais. Do valor de decaimento

por minuto obtido foi descontado o consumo inespecífico de NADPH. O valor

obtido foi dividido pelo coeficiente de extinção molar de NADPH (ε = 6.220

-1

) e multiplicado pelas diluições. O valor foi expresso como

mUnidades/mg de proteína. Uma Unidade corresponde a 1 μmol/min.

Extração de RNA total

A extração do RNA total foi realizada através da homogeneização dos

tecidos em 1 ml de reagente TRIzol® (Invitrogen, SP, Brazil). Foram

adicionados 200 μl de clorofórmio ao homogenato, sendo este

posteriormente submetido à agitação e centrifugação (14.000 rpm, 15 min, 4

ºC). A fase aquosa contendo o RNA foi transferida para um novo tubo, ao

qual foram adicionados 500 μl de álcool isopropílico. O conteúdo do tubo foi

misturado por inversão e posteriormente mantido em repouso a temperatura

ambiente por 10 min. A mistura foi centrifugada (14.000 rpm, 15 min, 4 ºC),

sendo o pellet resultante re-suspenso em 1 ml de etanol gelado. Após

centrifugação (10.000 rpm, 5 min, 4 ºC), o pellet contendo RNA foi dissolvido

em água tratada com 0,1 % de dietilpirocarbonato (DEPC), sendo a

concentração e a pureza determinadas em espectrofotômetro pela

absorbância a 260 nm (A260) e pela razão das absorbâncias A260/A280,

respectivamente. O RNA foi aliquotado e estocado em freezer a -70 ºC até o

momento do uso.

Ensaio de transcrição reversa seguida de reação em cadeia da polimerase

A fim de determinar o efeito da administração i.c.v. da proteína Aβ

1-40

sobre a expressão do RNAm para o TNFα e iNOS, foi realizado o ensaio de

transcrição reversa seguido pela reação em cadeia da polimerase (RT-PCR).

Para a reação da transcrição reversa, foi utilizada a enzima Moloney Murine

Leukemia Virus (M-MLV) (Invitrogen). Amostras contendo 2 μg de RNA total

foram incubadas em um volume final de 12,5 μl de reação constituído de

tampão de primeira fita (Tris-HCl 50 mM – pH 8,3, KCl 75 mM, MgCl

3 mM), 8

mM de DTT, 0,5 μg de oligo dT primer, 2 U de inibidor de RNase, 144 μM de

dNTPs, 50 U da enzima e água-DEPC para completar o volume. Para a

obtenção do DNA complementar (DNAc) as amostras foram aquecidas por

5 min a 70 ºC, resfriadas a 4 ºC por 5 min e mantidas a 25 ºC durante a

adição da enzima M-MLV. Após a adição da enzima, as amostras foram

mantidas a 37 ºC por 60 min, 70 ºC por 5 min e resfriadas a 4 ºC por 5 min. A

concentração do DNAc de cada amostra foi determinada por

espectrofotômetro (A260).

Foi realizada a técnica de reação em cadeia da polimerase para

promover a amplificação do DNAc para o TNFα, iNOS e β-actina. Para tal, os

produtos de DNAc obtidos pela técnica de RT foram amplificados com a

enzima Taq DNA polimerase (5 U) na presença de 1 mM de MgCl

, 200 μM de

dNTPs e 300 nM dos primers específicos para o TNFα (sense,

TCTCATCAGTTCTATGGCCC; antisense, GGGAGTAGACAAGGTACAAC), iNOS

(sense, CAGAAGCAGAATGTGACCATC; antisense,

CTTCTGGTCGATGTCATGA) ou β-actina (sense, TCCTTCGTTGCCGGTCCACA;

antisense, CGTCTCCGGAGTCCATCACA) de camundongos. O PCR para β-

actina foi utilizado como controle para confirmar a proporção na

quantidade de RNA e DNAc nos experimentos. Quatro minutos após o pré-

aquecimento a temperatura de 95 ºC, a mistura foi amplificada com 29

ciclos começando com um derretimento a 95 ºC por 30 s, anelamento a 53

ºC por 30 s (TNFα e iNOS) ou 62 °C por 30 s (β-actina), seguido por extensão a

72 ºC por 1 min. A extensão final foi realizada por 5 min a 72 ºC. Os produtos

finais do PCR foram submetidos à eletroforese em gel de poliacrilamida

corado com sais de prata. Os géis foram digitalizados e analisados utilizando

o programa NIH ImageJ 1.36b (National Institutes of Health).

Preparação das frações de proteínas celulares para imunodetecção de

proteínas

As amostras de hipocampo e córtex pré-frontal coletadas foram

homogeneizadas com processador de tecidos (Tissue tearor; Biospec

Products, INC., OK, EUA) em tampão de lise A gelado [Tampão A: HEPES 10

mM (pH 7,9), contendo: 1,5 mM de MgCl

, 10 mM de KCl, 0,5 mM de

fenilmetilsulfonilfluoreto (PMSF), 0,5 mM de ditiotreitol (DTT), 50 mM de NaF, 2

mM de Na

, 1,5 μg/ml de inibidor de tripsina, 7 μg/ml de pepstatina A, 5

μg/ml de leupeptina e 10 μg/ml de aprotinina], incubadas em gelo por 15

min e centrifugadas a 14.000 rpm, 60 min, 4 ºC. O sobrenadante foi coletado

como extrato citoplasmático. Para obtenção das proteínas de membrana o

homogenato foi re-suspenso em tampão de lise A contendo 1 % de tritox-X

100, homogeneizado e centrifugado a 14.000 rpm, 30 min, 4 ºC. O

sobrenadante obtido foi coletado como extrato rico em membrana.

Para obtenção das proteínas nucleares o hipocampo e o córtex pré-

frontal foram homogeneizados em tampão HEPES 10 mM (pH 7,9), contendo:

1,5 mM de MgCl

, 10 mM de KCl, 0,5 mM de fenilmetilsulfonilfluoreto (PMSF),

0,5 mM de ditiotreitol (DTT), 50 mM de NaF, 2 mM de Na

, 1,5 μg/ml de

inibidor de tripsina, 7 μg/ml de pepstatina A, 5 μg/ml de leupeptina e 10

μg/ml de aprotinina. Posteriormente os homogenatos foram incubados em

gelo por 15 min e centrifugadas a 14.000 rpm, 60 min, 4 ºC. O precipitado

obtido foi lavado três vezes com solução salina gelada e re-suspenso em

tampão HEPES 10 mM (pH 7,9), contendo: 420 mM de NaCl; 1,5 mM de

MgCl

; 0,1 mM de EDTA; 0,1 de EGTA; 25% v/v de glicerol, 0,5 mM de PMSF,

0,5 mM de DTT, 1,5 μg/ml de inibidor de tripsina, 7 μg/ml de pepstatina A, 5

μg/ml de leupeptina e 10 μg/ml de aprotinina). O homogenato foi

centrifugado a 14.000 rpm, 10 min, 4 ºC para remover os debris. O

sobrenadante foi coletado como extrato nuclear.

A determinação da concentração de proteínas das amostras foi

realizada utilizando o kit Bio-Rad para determinação de proteínas (Bio-Rad

Protein Assay Kit) segundo recomendações do fabricante. As frações

celulares foram armazenadas em freezer a -70 ºC até o momento do uso.

Ensaio de imunodetecção (“western blot”)

Proteínas previamente fracionadas foram misturadas com tampão de

amostra 5 vezes concentrado (Tris-HCl 150 mM, pH 6,8, contendo: β-

mercaptoetanol 15 %, SDS 6 %, azul de bromofenol 0,3 %), fervidas por 5 min e

separadas por eletroforese em gel de poliacrilamida e SDS (8 – 15 %). Em

seguida, as proteínas presentes no gel foram transferidas para uma

membrana de polivinilidenodifluorido (PVDF). A transferência foi efetuada

em 2 h a 200 mA em tampão Tris-base 48 mM (pH 8,4), glicina 39 mM, SDS

0,037 % e metanol 20 %. As membranas de PVDF foram saturadas em solução

de TBS-T contendo leite desnatado (5 %) por 2 – 4 h, a temperatura

ambiente, mantidas nesta temperatura e então incubadas por intervalos de

tempo apropriados com anticorpos primários para as proteínas de interesse:

p65NF-κB (sc-372, 1:1000), c-jun (sc-45, 1:1000), iNOS (sc-7271, 1:200), α-actina

(sc-1615, 1:2000), JNK1 (sc-571, 1:1000), fosfo-JNK (sc-6254, 1:1000), B

R (sc-

25484, 1:200), B

R (sc-15050, 1:200) (Santa Cruz Biotech. Inc., CA, USA) ou

laminina A/C (#2032) (Cell Signaling Technology). A visualização das

proteínas foi realizada utilizando anticorpo secundário específico conjugado

a peroxidase ou fosfatase alcalina e as bandas imunorreativas foram

visualizadas usando-se kit de aumento de quimioluminescência (ECL; GE

Healthcare, SP, Brasil) e filme radiográfico ou kit BCIP/NBT (Promega, WI, EUA),

segundo recomendações do fabricante. Os produtos finais foram

digitalizados e analisados utilizando o programa NIH ImageJ 1.36b (National

Institutes of Health).

Análise estatística

Os dados foram expressos como a média ± erro padrão da média

(e.p.m.). A avaliação estatística dos resultados foi realizada através da

análise de variância (ANOVA) de uma, duas ou três vias, adequadas ao

protocolo experimental. Posteriormente, os grupos foram comparados entre

si empregando-se o teste post-hoc de Newman-Keuls. A probabilidade

aceita como indicativo da existência de diferença estatisticamente

significante foi P < 0,05. Todas as comparações estatísticas foram efetuadas

utilizando-se o pacote estatístico Statistica (StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA).

RESULTADOS

Caracterização do efeito da administração intracerebroventricular dos

peptídeos A

1-40

ou A

40-1

no aprendizado e memória espacial de

camundongos

As funções de aprendizado e memória são vulneráveis a várias

patologias, incluindo a doença de Alzheimer (Budson & Price, 2005). No

presente estudo foi avaliada a capacidade de aquisição (sessão de treino, 7

dias após a injeção i.c.v. de Aβ, com plataforma) e retanção (sessão de

teste, 1 dia após o treino, sem plataforma) dos animais frente a informação

espacial obtida no labirinto aquático de Morris. Como esperado, a

administração i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) em camundongos

Swiss resultou em declínio na função cognitiva, como demonstrado pelas

altas latências para encontrar a plataforma na sessão de treino (Fig. 1A) e

pela redução na preferência pelo quadrante correto na sessão de teste (Fig.

1B), em relação aos animais controle (veículo, i.c.v.). Nenhuma alteração,

em relação ao controle, foi verificada em animais que receberam a injeção

i.c.v. do fragmento amilóide inverso (Aβ

40-1

, 400 pmol/camundongo). Os

efeitos da Aβ

1-40

no desempenho dos camundongos no labirinto aquático

não parecem estar associados a alterações da atividade locomotora dos

animais, uma vez que este tratamento não interferiu com os parâmetros

comportamentais de exploração (cruzamentos e rearings) no teste do

campo aberto (Tabela 1). Em conjunto, estes resultados indicam que a

administração i.c.v. de Aβ

1-40

é capaz de prejudicar a memória espacial de

camundongos no labirinto aquático.

Figura 1 – Efeitos de uma única injeção intracerebroventricular (i.c.v.) do

peptídeo A

1-40

(400 pmol/camundongo) ou do peptídeo inverso A

40-1

(400

pmol/camundongo) no aprendizado e memória espacial de camundongos

Swiss. Os animais foram treinados e testados no labirinto aquático de Morris,

respectivamente, 7 e 8 dias após a injeção i.c.v. dos fragmentos amilóides

ou da solução controle (veículo, PBS). (A) Tratamento com a Aβ

1-40

, mas não

com a Aβ

40-1

, aumentou significativamente a latência para encontrar a

plataforma submersa durante a sessão e treino [F

2,26

= 104,32; P < 0,0001]. (B)

O tratamento com a Aβ

1-40

, mas não com a Aβ

40-1

, reduziu o percentual do

tempo gasto pelos animais no quadrante correto durante a sessão de teste

(onde se encontrava a plataforma nas sessões de treino) [F

2,26

= 19,91; P <

0,0001]. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05

comparado ao grupo veículo.

Tabela 1 – Efeitos da administração intracerebroventricular (i.c.v.) do

peptídeo A

1-40

(400 pmol/camundongo), do peptídeo inverso A

40-1

(400

pmol/camundongo) ou da solução controle (veículo, PBS) (8 dias antes dos

experimentos) nos parâmetros comportamentais de camundongos Swiss

testados no campo aberto (por 5 min). Os tratamentos com os fragmentos

amilóides não alteraram os parâmetros comportamentais de exploração no

teste do campo aberto: cruzamentos [F

2,26

= 0,14; P = 0,86]; rearings [F

2,26

1,49; P = 0,24]. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m.

Papel do TNF-

no dano cognitivo induzido pela A

1-40

Para verificar a participação do TNF-α no dano cognitivo induzido pela

Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo, i.c.v.) foram utilizadas ferramentas

farmacológicas e genéticas. Inicialmente, camundongos Swiss foram

tratados 15 min antes da injeção i.c.v. de Aβ

1-40

com o anticorpo específico

contra o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.). A

figura 2 mostra que o tratamento com o AbTNF-α preveniu de forma

significativa o dano sobre a memória espacial induzido pela Aβ

1-40

, como

indicado pela redução na latência para encontrar a plataforma na sessão

de treino, em comparação ao grupo que recebeu Aβ

1-40

/PBS (Fig. 2A). Além

disso, a análise dos dados obtidos na sessão de teste indicam que o AbTNF-α

foi capaz de reduzir o prejuízo cognitivo induzido pela injeção i.c.v. de Aβ

1-40

como demonstrado pelo aumento na preferência pelo quadrante correto

em relação aos animais tratados com Aβ

1-40

/PBS (Fig. 2B).

Em uma segunda abordagem, animais com ausência do gene para o

TNFR1 (TNFR1

-/-

) foram tratados com a Aβ

1-40

e submetidos ao teste do

labirinto aquático. Os animais TNFR1

-/-

apresentaram uma atenuação no

declínio de memória induzido pela Aβ

1-40

, como verificado pela menor

latência para encontrar a plataforma em comparação aos animais da

linhagem controle (C57Bl/6, +/+), quando tratados com Aβ

1-40

(Fig. 2C).

Durante a sessão de teste, os animais TNFR1

-/-

tratados com Aβ

1-40

apresentaram maiores índices de preferência pelo quadrante correto em

comparação aos animais C57Bl/6 (+/+) tratados com Aβ

1-40

(Fig. 2D),

indicando menor sensibilidade destes animais ao dano cognitivo induzido

pela Aβ

1-40

Figura 2 – Envolvimento do TNF-

no dano cognitivo induzido pela injeção

i.c.v. de A

1-40

. (A,B) O pré-tratamento com o anticorpo específico contra o

TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) ou (C,D) a

deleção gênica do TNFR1 (TNFR1

-/-

) diminuíram o declínio de memória

espacial induzido pela Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo), como indicado pela

redução na latência para encontrar a plataforma na sessão de treino

[AbTNF-α: F

1,27

= 21,89; P < 0,0001 - TNFR1

-/-

: F

1,30

= 29,58; P < 0,0001] e pelo

aumento na preferência pelo quadrante correto na sessão de teste [AbTNF-α:

1,27

= 5,26; P < 0,05 - TNFR1

-/-

: F

1,30

= 15,45; P < 0,001] quando comparados ao

grupo que recebeu Aβ

1-40

. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m.

*P < 0,05 comparado ao grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+). #P < 0,05

comparado ao grupo Aβ

1-40

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Papel da iNOS no dano cognitivo induzido pela A

1-40

De maneira similar ao TNF-α, a participação da enzima iNOS no dano

cognitivo induzido pela Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) foi avaliada através

de abordagens farmacológica, através do uso do inibidor preferencial para

iNOS aminoguanidina (AG, 100 mg/kg, i.p.) e, genética, através do uso de

animais com ausência no gene para a iNOS (iNOS

-/-

). O tratamento com a

AG foi realizado em camundongos Swiss 1 h antes da injeção i.c.v. de Aβ

1-40

e 1 x ao dia até o dia do teste. Como demonstrado na figura 3, tanto o

tratamento com a AG quanto a ausência no gene para a iNOS preveniram

de forma significativa o dano sobre a memória espacial induzido pela Aβ

1-40

como indicado pela redução na latência para encontrar a plataforma na

sessão de treino quando comparado ao grupo controle, Aβ

1-40

/PBS e Aβ

/(+/+), respectivamente (Fig. 3A,C). Além disso, a análise dos dados obtidos

na sessão de teste indica que os animais tratados com a AG e os animais

iNOS

-/-

são resistentes ao prejuízo cognitivo induzido pela injeção i.c.v. de Aβ

, como revelam os dados que mostram um aumento na preferência pelo

quadrante correto em relação aos respectivos controles (Fig. 3B,D).

Figura 3 – Envolvimento da iNOS no dano cognitivo induzido pela injeção

i.c.v. de A

1-40

. (A,B) O pré-tratamento com o inibidor preferencial para iNOS

aminoguanidina (AG, 100 mg/kg, i.p., 1 x ao dia) ou (C,D) a deleção gênica

da iNOS (iNOS

-/-

) reduzem o declínio de memória espacial induzido pela Aβ

(400 pmol/camundongo), como indicado pela redução na latência para

encontrar a plataforma na sessão de treino [AG: F

1,33

= 82,78; P < 0,0001 -

iNOS

-/-

: F

1,26

= 81,46; P < 0,0001] e pelo aumento na preferência pelo

quadrante correto na sessão de teste [AG: F

1,33

= 29,14; P < 0,0001 - iNOS

-/-

1,26

= 28,46; P < 0,0001] quando comparados ao grupo que recebeu Aβ

1-40

Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05 comparado ao

grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+). #P < 0,05 comparado ao grupo Aβ

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Participação do TNF-

e iNOS na disfunção sináptica induzida pela A

1-40

Para avaliar a possível formação de depósitos amilóides e/ou dano

neuronal foi realizada a análise histológica nos cérebros dos camundongos 8

dias após o tratamento com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) através das

técnicas de coloração por vermelho congo e cresil-violeta, respectivamente.

Tanto os cérebros obtidos de animais controles, quanto aqueles obtidos de

animais tratados com Aβ

1-40

não apresentaram qualquer evidência de

formação de depósitos amilóides (resultados não mostrados). Além disso, a

análise dos dados obtidos através da coloração com cresil-violeta indicam

que tanto a injeção i.c.v. de solução veículo quanto de Aβ

1-40

não foram

capazes de promover morte neuronal em diferentes áreas do cérebro,

incluindo o hipocampo e o córtex pré-frontal (resultados não mostrados).

A fim de confirmar a integridade neuronal 8 dias após a administração

de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) a expressão da proteína pré-sináptica

sinaptofisina e da proteína pró-apoptótica caspase-3 foram analisadas pela

técnica de imunohistoquímica. Como demonstrado na figura 4, o nível de

detecção da proteína sinaptofisina foi menor nas subregiões hipocampais

CA1, CA2 e CA3 e no córtex parietal dos animais tratados com Aβ

1-40

, em

relação aos animais tratados com veículo (PBS). Esses dados sugerem um

processo de disfunção sináptica induzido pela Aβ

1-40

. Por outro lado, nessas

mesmas regiões cerebrais não foi observada detecção da proteína caspase-

3, confirmando que, pelo menos até 8 dias após a injeção i.c.v., o processo

de morte celular não foi ativado pela Aβ

1-40

(Fig. 4C).

Figura 4 – A disfunção sináptica precede a morte neuronal após o tratamento

com A

1-40

. A análise por imunohistoquímica foi realizada 8 dias após a

administração i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo). Figuras

representativas da imunodetecção para a proteína pré-sináptica

sinaptofisina realizada (A) nas subregiões hipocampais CA1, CA2 e CA3 e (B)

no córtex parietal, como medida de densidade sináptica. (C) Ausência de

marcação para a proteína pró-apoptótica caspase-3 na subregião

hipocampal CA1.

Posteriormente, foi avaliada a possível participação das proteínas TNF-

α e iNOS no dano sináptico induzido pela Aβ

1-40

. Como demonstrado nas

figuras 5 e 6, o tratamento farmacológico com o AbTNF-α (10

ηg/camundongo, i.c.v.) ou com a AG (100 mg/kg, i.p., 1 x ao dia), preveniu

a redução dos níveis de sinaptofisina induzido pela Aβ

1-40

, tanto na região

hipocampal quanto cortical. Consistente com estes dados, resultados

similares foram obtidos em animais TNFR1

-/-

e iNOS

-/-

, quando comparados

aos animais da linhagem selvagem (C57Bl/6, +/+). Em conjunto, estes

resultados confirmam e estendem dados prévios da literatura (Selkoe, 2002),

sugerindo que a disfunção sináptica precede a morte neuronal em cérebros

com a doença de Alzheimer, através de um processo dependente das

proteínas pró-inflamatórias TNF-α e iNOS.

Figura 5 – O TNF-

e a iNOS participam da disfunção sináptica induzida pela

1-40

. A análise por imunohistoquímica foi realizada 8 dias após a

administração i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo). A medida da

densidade óptica nas amostras imunoreativas para sinaptofisina foi realizada

nas subregiões hipocampais (A) CA1, (B) CA2 e (C) CA3, e (D) no córtex

parietal. A detecção da proteína sinaptofisina foi usada como medida de

densidade sináptica. (Painel esquerdo) O pré-tratamento com o anticorpo

específico contra o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo,

i.c.v.) ou com o inibidor preferencial para iNOS aminoguanidina (AG, 100

mg/kg, i.p., 1 x ao dia), preveniu a redução dos níveis de sinaptofisina

induzido pela Aβ

1-40

em camundongos Swiss na CA1 [F

3,8

= 9,38; P < 0,01] e

CA2 [F

3,8

= 9,44; P < 0,01], mas não na CA3 [F

3,8

= 4,02; P = 0,06] e córtex

parietal [F

3,8

= 3,26; P = 0,08]. (Painel direito) A deleção gênica do TNFR1

(TNFR1

-/-

) ou da iNOS (iNOS

-/-

) reduz significativamente a disfunção sináptica

induzida pela Aβ

1-40

em comparação aos animais de linhagem C57Bl/6 (+/+)

na CA2 [F

3,8

= 4,79; P < 0,05] e CA3 [F

3,8

= 4,63; P < 0,05], mas não na CA1 [F

3,8

3,17; P = 0,08] e córtex parietal [F

3,8

= 4,00; P < 0,05]. Os valores estão

expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05 e **P < 0,01 comparado ao grupo

veículo/PBS ou veículo/(+/+). #P < 0,05 e ##P < 0,01 comparado ao grupo

Aβ

1-40

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Figura 6 – Figuras representativas da reação de imunohistoquímica para a

proteína pré-sináptica sinaptofisina analisada nas subregiões hipocampais

CA1, CA2 e CA3, e no córtex parietal como medida de densidade sináptica.

(Painel esquerdo) O pré-tratamento com o anticorpo específico contra o

TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) ou com o

inibidor preferencial para iNOS aminoguanidina (AG, 100 mg/kg, i.p., 1 x ao

dia), preveniu a redução dos níveis de sinaptofisina induzido pela Aβ

1-40

camundongos Swiss. (Painel direito) A deleção gênica do TNFR1 (TNFR1

-/-

) ou

da iNOS (iNOS

-/-

) reduz significativamente a disfunção sináptica induzida

pela Aβ

1-40

em comparação aos animais de linhagem C57Bl/6 (+/+).

1-40

induz ativação de astrócitos

A ativação dos astrócitos é considerada um dos primeiros sinais da

doença de Alzheimer e ocorre em resposta ao aumento na degeneração

das sinapses e neurônios ou pelo acúmulo de placas amilóides no cérebro.

No presente estudo, foi avaliada ativação dos astrócitos um e 8 dias após o

tratamento com a Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) através da

imunodetecção da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) pela técnica de

imunohistoquímica. Cérebros obtidos de animais tratados com veículo (PBS,

controle) apresentaram baixa marcação para GFAP nas regiões hipocampal

e cortical. Por outro lado, a administração de Aβ

1-40

resultou em aumento

significativo na imunoreatividade para GFAP no hipocampo (Fig. 7), mas não

no córtex, 1 dia após o tratamento. Oito dias após o tratamento não havia

diferença entre os grupos controle e Aβ

1-40

quanto à detecção da proteína

GFAP (resultado não mostrado).

O possível envolvimento do TNF-α e da iNOS no processo de ativação

dos astrócitos pela Aβ

1-40

também foi avaliado. Os resultados do presente

estudo demonstram que o tratamento com o anticorpo específico contra o

TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) ou com o

inibidor preferencial para iNOS aminoguanidina (AG, 100 mg/kg, i.p., 1 x ao

dia) não foi capaz de prevenir o aumento na imunoreatividade para o GFAP

induzido pela Aβ

1-40

no cérebro de camundongos, um dia após o tratamento

(Figura 7A,C). Esses resultados foram posteriormente confirmados através de

experimentos realizados em animais com deleção para o TNFR1 (TNFR1

-/-

) ou

para a iNOS (iNOS

-/-

). Tanto os camundongos TNFR1

-/-

, quanto iNOS

-/-

apresentaram perfil similar de detecção para o GFAP quando comparados

aos animais da linhagem controle (C57Bl/6, +/+), após o tratamento com

Aβ

1-40

, (Fig. 7B,D). Estes dados sugerem que a ativação dos astrócitos pela Aβ

constitui um dos primeiros eventos durante o desenvolvimento da doença de

Alzheimer, sendo que estas células podem estar envolvidas no processo

inicial de produção e liberação de mediadores inflamatórios (p. ex. TNF-α).

No entanto, estudos adicionais são necessários para confirmar essa hipótese.

Figura 7 – Ativação dos astrócitos pela injeção i.c.v. de A

1-40

. A

imunoreatividade para a proteína glial fibrilar ácida (GFAP) foi realizada 1 dia

após a administração i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo). A contagem

de células positivas para a GFAP foi realizada por meio de inspeção visual

nas subregiões CA1, CA2 e CA3 do hipocampo utilizando microscópio óptico

(aumento de 400 x). (A,B) Imagens representativas da imunoreatitvade a

GFAP no hipocampo (CA1). (A,C) O pré-tratamento com o anticorpo

específico contra o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo,

i.c.v.) ou com o inibidor preferencial para iNOS aminoguanidina (AG, 100

mg/kg, i.p., 1 x ao dia) não alterou de forma significativa a ativação dos

astrócitos pela Aβ

1-40

no hipocampo de camundongos Swiss [F

3,8

= 2,62; P =

0,12]. (B,D) Resultados similares foram verificados em animais com deleção

para o TNFR1 (TNFR1

-/-

) ou para a iNOS (iNOS

-/-

) [F

3,8

= 2,79; P = 0,11]. Os

valores estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05 comparado ao

grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+).

1-40

estimula a expressão da iNOS através do aumento na síntese de TNF-

A expressão do TNF-α e da iNOS foi avaliada no hipocampo e no

córtex pré-frontal de camundongos após diferentes períodos de tempo após

o tratamento com Aβ

1-40

, através das técnicas de RT-PCR e/ou western blot.

Em condições basais, o RNAm para o TNF-α é detectado tanto no

hipocampo quanto no córtex dos animais. O tratamento i.c.v. com Aβ

1-40

promove um rápido aumento nos níveis do RNAm para o TNF-α, sendo que

esse aumento ocorre após 15 min e permanece elevado até 24 h em ambas

estruturas cerebrais (Fig. 8A,B). De maneira similar, a análise temporal

demonstrou que a expressão do RNAm para a iNOS é mínima durante

condições basais no hipocampo e no córtex pré-frontal. Todavia, um

aumento dependente do tempo ocorre após a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

, sendo

a expressão máxima verificada entre 1 e 3 h, em ambas as estruturas

cerebrais (Fig. 8A,B). Além disso, a análise por western blot revelou ausência

da proteína iNOS nas amostras de córtex e hipocampo em condições basais.

Por outro lado, a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

resultou em aumento sustentado e

duradouro da expressão da iNOS em ambas as estruturas cerebrais. Como

verificado na figura 8 (C,D), nenhuma alteração na expressão da iNOS foi

verificada até 60 min, sendo que um aumento marcante ocorreu após 3 h e

permaneceu elevado por até 7 dias após o tratamento com Aβ

1-40

. A análise

dos perfis temporais de expressão do RNAm para o TNF-α e iNOS, e da

proteína iNOS sugerem uma possível relação entre esses eventos (Fig. 8E,F).

Neste sentido, o efeito do tratamento com AbTNF-α sobre o aumento na

expressão da iNOS induzido pela Aβ

1-40

foi avaliado posteriormente. Através

da realização do western blot foi verificado que o tratamento com AbTNF-α

bloqueou quase que totalmente a expressão da iNOS no hipocampo (Fig.

8C) e córtex pré-frontal (Fig. 8D). Contudo, o tratamento com AbTNF-α não

apresentou efeito sobre a expressão da proteína controle β-actina.

Finalmente, como controle negativo, os animais foram tratados com o

fragmento amilóide inverso (Aβ

40-1

), sendo que nenhuma alteração no

padrão de expressão do RNAm para o TNF-α ou iNOS (resultados não

mostrados), ou da proteína iNOS (Fig. 8C,D) foi observado. Em conjunto, estes

resultados indicam que a produção de TNF-α é um dos primeiros eventos

induzidos pela Aβ

1-40

e parece representar um importante sinal para a

expressão da proteína iNOS neste modelo animal da doença de Alzheimer.

Figura 8 – Participação do TNF-

na indução da iNOS pela injeção i.c.v. de

1-40

. Camundongos Swiss foram tratados com Aβ

1-40

(400

pmol/camundongo; i.c.v.) (exceto naïve (N), que indica os animais não

tratados) e então o hipocampo e o córtex pré-frontal foram isolados nos

períodos de tempo indicados. O RNA total foi isolado do (A) hipocampo e do

(B) córtex pré-frontal para avaliação da expressão do TNF-α e iNOS através

do RT-PCR. O RNAm para a β-actina foi utilizado como controle dos níveis de

RNAm de cada amostra. Os níveis de RNAm para o TNF-α e iNOS

aumentaram de forma dependente do tempo após o tratamento com Aβ

1-40

Por outro lado, o nível de β-actina permaneceu inalterado. O tratamento

com Aβ

1-40

induz a expressão sustentada da proteína iNOS no (C) hipocampo

e (D) córtex pré-frontal. O pré-tratamento com o anticorpo específico contra

o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) preveniu a

expressão da iNOS induzida pela Aβ

1-40

no hipocampo e no córtex pré-

frontal. A imunodetecção da proteína α-actina foi utilizada como controle. O

tratamento com o fragmento amilóide inverso Aβ

40-1

(6 h) não foi capaz de

induzir a expressão da proteína iNOS. Por outro lado, o tratamento com

lipopolisacarídeo (LPS) de E. coli (2,5 μg, i.c.v., 12 h, controle positivo), induziu

a expressão da iNOS em ambas as estruturas cerebrais. Representação

gráfica do perfil temporal de expressão do RNAm para o TNF-α e iNOS e da

síntese da proteína iNOS no (E) hipocampo e (F) no córtex pré-frontal. Os

resultados foram normalizados arbitrariamente a partir da resposta máxima

obtida em cada análise e representam a média de 3 experimentos

independentes.

Estresse oxidativo induzido pela A

1-40

depende do TNF-

Evidências experimentais sugerem uma relação entre a Aβ, a

expressão da iNOS e o estado redox das células. O NO gerado pela iNOS

reage com o ânion superóxido (O

) produzindo peroxidonitrito (ONOO

), que

exerce efeitos citotóxicos (Beckman et al., 1990). Sendo assim, pode-se supor

que o aumento na expressão da enzima iNOS induzida pela Aβ

1-40

acompanhado por alterações oxidativas e, que esse fenômeno, é altamente

dependente da produção de TNF-α. Para confirmar tal hipótese foi avaliado

o nível de glutationa (GSH) e a atividade das enzimas glutationa redutase

(GR) e glutationa peroxidase (GPx) no hipocampo e córtex pré-frontal dos

camundongos. A injeção i.c.v. da Aβ

1-40

reduziu o nível de GSH total 1 e 7

dias após o tratamento, sendo esse efeito acompanhado pelo aumento da

atividade das enzimas GR e GPx no primeiro dia. 7 dias após a administração

da Aβ

1-40

a atividade das enzimas encontrava-se em nível basal (Fig. 9).

Posteriormente, para analisar o possível efeito do TNF-α sobre as alterações

no estado redox induzido pela Aβ

1-40

, os animais foram tratados com AbTNF-α

e os parâmetros da via da GSH foram avaliados. Como indicado pelo

aumento no nível de GSH total e pela redução da atividade das enzimas GR

e GPx, o tratamento com AbTNF-α preveniu as alterações oxidativas

induzidas pela Aβ

1-40

no hipocampo e córtex (Fig. 10). Estes resultados

sugerem que o TNF-α é um importante modulador das respostas oxidativas

induzidas pela Aβ

1-40

Figura 9 – A

1-40

altera parâmetros oxidativos celulares no cérebro. (A,B) O

nível de glutationa total (GSH total) e a atividade das enzimas antioxidantes

(C,D) glutationa redutase (GR) e (E,F) glutationa peroxidase (GPx) foram

avaliados no hipocampo e córtex pré-frontal de camundongos Swiss 1 ou 7

dias após o tratamento com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) ou veículo (PBS).

Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. dos níveis de GSH total

(μmol/g de tecido) ou das atividades das enzimas GR ou GPX (mU/mg

proteína) (n = 5-7 camundongos por grupo). O nível de GSH total reduziu

significativamente no hipocampo [P < 0,05], mas não no córtex pré-frontal [P

= 0,20], após o tratamento com Aβ

1-40

. Por outro lado, foi observado um

aumento significativo na atividade das enzimas GR e GPx tanto no

hipocampo [P < 0,05 e P < 0,05; respectivamente] quanto no córtex pré-

frontal [P < 0,01 e P < 0,05; respectivamente] 1 dia após a injeção i.c.v. de

Aβ

1-40

. 7 dias após a administração de Aβ

1-40

, estes valores estavam similares

aos basais [exceto a atividade da GR no córtex pré-frontal, P < 0,05]. *P < 0,05

e **P < 0,01 comparado ao grupo veículo.

Figure 10 – Bloqueio do TNF-

previne alterações nos parâmetros oxidativos

induzidos pela A

1-40

. Camundongos Swiss foram tratados com o anticorpo

específico contra o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo,

i.c.v.) 15 min antes da injeção de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) ou veículo

(PBS). (A,B) O nível de glutationa total (GSH total) e a atividade das enzimas

antioxidantes (C,D) glutationa redutase (GR) e (E,F) glutationa peroxidase

(GPx) foram avaliados no hipocampo e córtex pré-frotal 24 h após o

tratamento com Aβ

1-40

. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m.

dos níveis de GSH total (μmol/g de tecido) ou das atividades das enzimas GR

ou GPX (mU/mg proteína). (A) O tratamento com AbTNF-α preveniu a

redução no nível de GSH total no hipocampo dos animais tratados com Aβ

3,16

= 18,04; P < 0,0001]. O aumento na atividade das enzimas GR e GPx

induzido pela Aβ

1-40

foi inibido no (C,E) hipocampo [F

3,16

= 2,05; P < 0,05 e F

3,16

= 5,13; P < 0,001; respectivamente] e no (D,F) córtex pré-frontal [F

3,16

= 5,68; P

< 0,01 e F

3,16

= 4,17; P < 0,05; respectivamente] pelo pré-tratamento com

AbTNF-α. *P < 0,05 comparado ao grupo veículo/PBS. #P < 0,05 comparado

ao grupo Aβ

1-40

/PBS.

A via da JNK/c-Jun regula a expressão da iNOS induzida pela A

1-40

Evidências recentes indicam que a proteína quinase JNK e a sua

proteína alvo c-Jun apresentam importante papel na disfunção neuronal

observada na doença de Alzheimer. Neste sentido, foi avaliada a

participação da via JNK/c-Jun sobre os efeitos induzidos pela Aβ

1-40

. Durante

condições basais, baixos níveis de JNK fosforilada (ativada) são detectados

no hipocampo (Fig. 11A), mas não no córtex pré-frontal (Fig. 11B) dos

animais. Contudo, o tratamento com Aβ

1-40

promove o aumento na ativação

da JNK após 15 min, sendo que este efeito persiste por pelo menos 7 dias

após o tratamento, em ambas as estruturas cerebrais. A ativação

dependente do tempo da JNK é acompanhada pelo aumento da migração

da proteína c-Jun do citoplasma para o núcleo, indicando uma associação

entre tais eventos (Fig. 12A,B). Para confirmar essa hipótese, os animais foram

tratados com o inibidor seletivo da JNK SP600125 (50 mg/kg, i.p., 1 h antes da

Aβ

1-40

), sendo as amostras de hipocampo e córtex isoladas para análise pelo

western blot. Como esperado, a migração da c-Jun para o núcleo (Fig.

12C,D) estava reduzida nos animais tratados com SP600125.

Sabendo que as proteínas JNK e c-Jun fazem parte da via de

sinalização do TNF-α em vários processos patológicos e que a via JNK/c-Jun

controla a atividade promotora do gene para iNOS, foi avaliada a possível

associação entre estes eventos ativados pela Aβ

1-40

no hipocampo e córtex.

O tratamento dos animais com o AbTNF-α reduziu a ativação da JNK e a

conseqüente migração do c-Jun para o núcleo em ambas as estruturas

cerebrais (Figs. 11 e 12). Além disso, a análise das amostras de hipocampo e

córtex obtidas de animais tratados com SP600125 demonstrou uma redução

parcial na expressão da iNOS, em comparação aos animais que receberam

apenas Aβ

1-40

(Fig. 14). Estes dados indicam uma seqüência de eventos

celulares subseqüente a administração i.c.v. da Aβ

1-40

, envolvendo a

produção de TNF-α, fosforilação da JNK, migração da c-Jun e expressão da

iNOS.

Figura 11 – Administração i.c.v. de A

1-40

promove a ativação da JNK. A

ativação da proteína quinase citosólica JNK após a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) foi detectada no (A) hipocampo e (B) córtex pré-

frontal através do anticorpo para a forma fosforilada da proteína (p-JNK). A

proteína JNK não fosforilada foi utilizada como controle. A ativação da JNK

parece depender do TNF-α. O pré-tratamento com o anticorpo específico

contra o TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.)

preveniu a fosforilação da JNK no hipocampo e córtex pré-frontal dos

camundongos. O tratamento com o fragmento amilóide inverso Aβ

40-1

(6 h)

não foi capaz de induzir a ativação da JNK. A administração de

lipopolisacarídeo (LPS) de E. coli (2,5 μg, i.c.v., controle positivo), resultou na

ativação da JNK 12 h após o tratamento.

Figura 12 – Ativação da c-Jun pela A

1-40

. Cinética de migração da proteína

c-Jun do citosol para o núcleo após o tratamento com Aβ

1-40

(400

pmol/camundongo) no (A) hipocampo e (B) córtex pré-frontal. O pré-

tratamento com o anticorpo específico contra o TNF-α de camundongo

(AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) preveniu a migração da c-Jun do

citosol para o núcleo no hipocampo e córtex pré-frontal. A imunodetecção

da proteína laminina A/C foi utilizada como controle. O tratamento com o

fragmento amilóide inverso Aβ

40-1

(6 h) não foi capaz de induzir a ativação

da c-Jun. O controle positivo, lipopolisacarídeo (LPS) de E. coli (2.5 μg, i.c.v.,

12 h), induziu a ativação da c-Jun. O pré-tratamento com o inibidor da JNK

600125 (25 mg/kg, i.p.), mas não do NF-κB (PDTC, 100 mg/kg, i.p.), reduziu a

ativação da c-Jun no (C) hipocampo e (D) córtex pré-frontal.

O TNF-

regula a expressão da iNOS induzida pela A

1-40

através da via do

NF-

Durante condições homeostáticas o NF-κB permanece em estado não

ativado no citoplasma celular associado à proteína IκB. Por outro lado,

condições patológicas (incluindo a doença de Alzheimer) resultam na

migração do NF-κB para o núcleo, onde esse fator de transcrição regula e

expressão de vários genes (Ghosh & Karin, 2002; Li & Verma, 2002). Esta série

de experimentos teve como objetivo avaliar a possível participação do NF-

κB no aumento da expressão da iNOS induzida pela Aβ

1-40

. Inicialmente foi

avaliado o perfil temporal de ativação do NF-κB após o tratamento com Aβ

no hipocampo e córtex pré-frontal de camundongos. Como indicado na

figura 13, o tratamento com Aβ

1-40

resultou no aumento dependente do

tempo da detecção da proteína p65 NF-κB no conteúdo nuclear das

amostras obtidas do hipocampo (Fig. 13A) e córtex pré-frontal (Fig. 13B),

confirmando a ativação desse fator de transcrição. A ativação do NF-κB

acorreu entre 15-30 min após a injeção da Aβ

1-40

e retornou ao nível basal 7

dias após o tratamento. Posteriormente, foi investigada a participação do

TNF-α na ativação do NF-κB induzido pela Aβ

1-40

. O tratamento dos animais

com o AbTNF-α praticamente aboliu a ativação do NF-κB, como indicado

pela redução na detecção da proteína p65 NF-κB nas amostras nucleares.

Finalmente, para determinar se a ativação do NF-κB poderia estar

relacionada ao aumento da expressão da iNOS induzida pela Aβ

1-40

, os

animais foram tratados com o inibidor seletivo do NF-κB, PDTC, em uma dose

efetiva em reduzir a migração da p65 NF-κB para o núcleo (Fig. 13C,D). O

PDTC (100 mg/kg, i.p.) foi administrado 1 h antes da Aβ

1-40

, sendo os tecidos

coletados 24 h após para análise da expressão da iNOS pelo western blot. Os

dados da Figura 14 indicam que o tratamento com PDTC reduziu de maneira

significativa a expressão da iNOS no hipocampo e córtex dos camundongos.

Coletivamente, esses resultados sugerem que a indução da expressão da

iNOS pela Aβ

1-40

depende da ativação do NF-κB pela via de sinalização do

TNF-α.

Figura 13 – A ativação do NF-

B é dependente da via do TNF-

. Extrato

citosólico e nuclear de (A) hipocampo e (B) córtex pré-frontal foram

utilizados para avaliar a ativação da proteína p65 NF-κB após diferentes

períodos de tempo da injeção i.c.v. de Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo). Os

dados indicam que a Aβ

1-40

induz a migração da proteína p65 NF-κB do

citosol para o núcleo. O pré-tratamento com o anticorpo específico contra o

TNF-α de camundongo (AbTNF-α, 10 ηg/camundongo, i.c.v.) preveniu a

migração da p65 NF-κB tanto no hipocampo quanto córtex pré-frontal. A

imunodetecção da proteína laminina A/C foi utilizada como controle. O

tratamento com o fragmento amilóide inverso Aβ

40-1

(6 h) não foi capaz de

induzir a migração da p65 NF-κB. Por outro lado, o tratamento com

lipopolisacarídeo (LPS) de E. coli (2,5 μg, i.c.v., 12 h, controle positivo) induziu

a ativação do NF-κB em ambas as estruturas cerebrais. O pré-tratamento

com o inibidor do NF-κB (PDTC, 100 mg/kg, i.p.), mas não com o inibidor da

JNK 600125 (25 mg/kg, i.p.), reduziu a migração da proteína p65 NF-κB no (C)

hipocampo e (D) córtex pré-frontal. Esses dados sugerem que as vias do NF-

κB e JNK são ativadas de maneira independente pela Aβ

1-40

Figura 14 – Administração i.c.v. de A

1-40

induz a expressão da iNOS através

das vias JNK/c-Jun e NF-

B. O envolvimento das vias de sinalização da

JNK/c-Jun e do NF-κB sobre a expressão da iNOS foram avaliadas no (A)

hipocampo e (B) córtex pré-frontal 24 h após a administração i.c.v. de Aβ

1-40

O tratamento com o inibidor da JNK SP600125 (25 mg/kg, i.p.) ou com o

inibidor do NF-κB PDTC (100 mg/kg, i.p.) 1 h antes da Aβ

1-40

reduziu a

expressão da iNOS no hipocampo [F

3,8

= 40,00; P < 0,0001] e córtex pré-frontal

3,8

= 12,68; P < 0,01]. Os gráficos ilustram a densitometria óptica dos

produtos do western blot para a iNOS normalizados pelos produtos da α-

actina. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. **P < 0,01

comparado ao grupo controle (PBS). #P < 0,05 e ##P < 0,01 comparado ao

grupo Aβ

1-40

Participação dos receptores B

e B

para cininas na prevenção do prejuízo

cognitivo induzido pela A

1-40

Trabalhos recentes sugerem a participação das cininas na

fisiopatologia da doença de Alzheimer. Nesta série de experimentos foram

avaliados os efeitos do bloqueio dos receptores B

ou B

para cininas na

prevenção do prejuízo cognitivo induzido pela Aβ

1-40

em camundongos. Para

tal, camundongos Swiss foram previamente tratados i.c.v. com o antagonista

seletivo do receptor B

, des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50 pmol/camundongo,

i.c.v.) ou o antagonista seletivo do receptor B

, Hoe 140 (1, 10 ou 50

pmol/camundongo, i.c.v.) e após 2 horas foram injetados i.c.v. (outro

ventrículo) com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo) ou solução controle (PBS). Os

animais foram treinados e testados no labirinto aquático, respectivamente, 7

e 8 dias após os tratamentos. A administração prévia de des-Arg

-Leu

-BK

não alterou de maneira significante o prejuízo induzido pela Aβ nas sessões

de treino (Figura 15A) e teste (Figura 15B) no labirinto aquático, em nenhuma

das doses testadas. Por outro lado, os animais previamente tratados com

Hoe 140, nas doses de 10 e 50 pmol/camundongo (i.c.v.) e, que receberam

a injeção de Aβ

1-40

, apresentaram latências menores para encontrar a

plataforma durante as sessões de treino (Figura 16A) e permaneceram mais

tempo no quadrante correto durante a sessão de teste (Figura 16B), quando

comparados aos animais que receberam Aβ

1-40

/PBS. Posteriormente, estes

dados foram confirmados através de experimentos realizados em animais

com deleção no gene para o receptor B

-/-

) ou B

-/-

). Como ilustrado

na Figura 15(C,D), os animais B

-/-

apresentaram prejuízo cognitivo similar

aos animais da linhagem selvagem (C57Bl/6, +/+) quando submetidos ao

labirinto aquático, 7 dias após a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

. Por outro lado, a

deleção gênica do receptor B

reduziu de maneira significativa o prejuízo

cognitivo induzido pela Aβ

1-40

quando avaliados 7 dias após o tratamento. Os

animais B

-/-

apresentaram latências menores para encontrar a plataforma

durante as sessões de treino (Figura 16C) e permaneceram mais tempo no

quadrante correto durante a sessão de teste (Figura 16D), em comparação

aos animais da linhagem selvagem (C57Bl/6, +/+) tratados com Aβ

1-40

. Em

conjunto, esses dados indicam a participação do B

R, mas não do B

R, no

desenvolvimento do prejuízo de memória espacial induzido pela Aβ.

Figura 15 - Efeito do bloqueio do receptor B

para cininas na prevenção dos

prejuízos cognitivos induzidos pela A

1-40

. Os animais foram treinados e

testados no labirinto aquático, respectivamente, 7 e 8 dias após os

tratamentos. (A,B) O pré-tratamento com o antagonista seletivo do receptor

des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50 pmol/camundongo, i.c.v.) ou, (C,D) a

deleção gênica do receptor B

-/-

), não alteraram o declínio cognitivo

induzido pela Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo), como demonstrado pelos

resultados obtidos nas sessões de treino [des-Arg

-Leu

-BK: F

4,32

= 18,75; P =

0,24 - B

-/-

: F

1,29

= 0,01; P = 0,91] e teste [des-Arg

-Leu

-BK: F

4,32

= 18,75; P =

0,0001 - B

-/-

: F

1,29

= 0,49; P = 0,48] do labirinto aquático de Morris. Os valores

estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05 comparado ao grupo

veículo/PBS ou veículo/(+/+).

Figura 16 – Efeito do bloqueio do receptor B

para cininas na prevenção dos

prejuízos cognitivos induzidos pela A

1-40

. Os animais foram treinados e

testados no labirinto aquático, respectivamente, 7 e 8 dias após os

tratamentos. (A,B) O pré-tratamento com o antagonista seletivo do receptor

Hoe 140 (1, 10 ou 50 pmol/camundongo, i.c.v.) ou, (C,D) a deleção gênica

do receptor B

-/-

), reduziram o declínio de memória espacial induzido

pela Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo), como indicado pela redução na

latência para encontrar a plataforma na sessão de treino [Hoe 140: F

4,32

18,75; P < 0,0001 - B

-/-

: F

1,31

= 81,04; P < 0,0001] e pelo aumento na

preferência pelo quadrante correto na sessão de teste [Hoe 140: F

4,32

= 18,64;

P < 0,0001 - B

-/-

: F

1,31

= 13,98; P < 0,001], quando comparados ao grupo que

recebeu Aβ

1-40

. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05

comparado ao grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+). #P < 0,05 comparado ao

grupo Aβ

1-40

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Participação dos receptores B

e B

para cininas na reversão do dano

cognitivo induzidos pela A

1-40

O efeito do bloqueio dos receptores para as cininas na reversão do

dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

foi avaliado em camundongos Swiss, 7

dias após o tratamento. Os animais foram tratados com o antagonista

seletivo do receptor B

des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50 pmol/camundongo,

i.c.v.) ou com o antagonista seletivo do receptor B

Hoe 140 (1, 10 ou 50

pmol/camundongo, i.c.v.) e 6 h após foram realizadas as sessões de treino

no labirinto aquático. Como demonstrado na Figura 17, a administração de

Hoe 140, mas não de des-Arg

-Leu

-BK, alterou significativamente o prejuízo

cognitivo induzido pela Aβ

1-40

. O tratamento com Hoe 140 (10 ou 50

pmol/camundongo) resultou em redução na latência para encontrar a

plataforma durante as sessões de treino (Figura 17C) e aumento na

preferência pelo quadrante correto durante a sessão de teste (Figura 16B),

em relação aos animais que receberam Aβ

1-40

/PBS.

Figura 17 – Reversão do dano cognitivo induzido pela A

1-40

através do

bloqueio do receptor B

. Os animais foram treinados e testados no labirinto

aquático, respectivamente, 7 e 8 dias após os tratamentos. O tratamento

com o antagonista seletivo do receptor B

des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50

pmol/camundongo, i.c.v.) não foi capaz de reverter o prejuízo cognitivo

induzido pela Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo). Animais tratados com a des-

Arg

-Leu

-BK apresentaram resultados similares aos animais tratados com

Aβ

1-40

/PBS nas sessões de (A) treino [F

4,35

= 20,04; P < 0,0001] e (B) teste [F

4,35

20,04; P < 0,0001]. Por outro lado, o antagonista seletivo do receptor B

Hoe

140 (1, 10 ou 50 pmol/camundongo, i.c.v.) reverteu o declínio de memória

espacial induzido pela Aβ

1-40

, como indicado pela redução na latência para

encontrar a plataforma na (C) sessão de treino [F

4,35

= 20,04; P < 0,0001] e

pelo aumento na preferência pelo quadrante correto na (D) sessão de teste

4,35

= 9,10; P < 0,0001], quando comparados ao grupo que recebeu Aβ

/PBS. As sessões de treino no labirinto aquático foram realizadas 6 horas

após a administração dos antagonistas. Os valores estão expressos como a

média ± e.p.m. *P < 0,05 comparado ao grupo veículo/PBS. #P < 0,05

comparado ao grupo Aβ

1-40

/PBS.

A propriedade do B

R de ser induzido durante condições patológicas

sugere uma possível participação tardia desse receptor no processo de

dano cognitivo induzido pela Aβ

1-40

. Para avaliar tal hipótese, inicialmente foi

demonstrado que o prejuízo na memória espacial em camundongos persiste

por até 30 dias do tratamento com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo, i.c.v.) (Fig.

18). Posteriormente, através do tratamento com antagonistas seletivos e pelo

uso dos animais com deleção gênica, foi avaliada a participação dos

receptores para as cininas. O tratamento com o antagonista seletivo do

receptor B

des-Arg

-Leu

-BK (1, 10 ou 50 pmol/camundongo, i.c.v.) ou com o

antagonista seletivo do receptor B

Hoe 140 (1, 10 ou 50 pmol/camundongo,

i.c.v.) foi realizado 30 dias após a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

(6 h antes do treino).

De maneira surpreendente, tanto a des-Arg

-Leu

-BK (Fig. 18), quanto o Hoe

140 (Fig. 19), reduziram significativamente os danos cognitivos induzidos pela

Aβ

1-40

, como indicado pela redução na latência para encontrar a

plataforma durante as sessões de treino e pelo aumento na preferência pelo

quadrante correto durante a sessão de teste, quando comparados aos

animais que receberam Aβ

1-40

/PBS. Além disso, resultados similares foram

verificados em animais B

-/-

e B

-/-

. Os dados das figuras 18 e 19 indicam

que a deleção gênica do B

R ou do B

R inibe o prejuízo de memória espacial

induzido pela Aβ

1-40

, quando comparados aos animais da linhagem controle

(C57Bl/6, +/+). Em conjunto, estes dados sugerem um importante papel das

vias de sinalização dos receptores para as cininas nos prejuízos de

aprendizado e memória induzidos pela Aβ

1-40

em camundongos.

Figura 18 – Reversão tardia do dano cognitivo induzido pela A

1-40

através do

bloqueio do receptor B

. Os animais foram treinados e testados no labirinto

aquático, respectivamente, 30 e 31 dias após os tratamentos. (A,B) O

tratamento com o antagonista seletivo do receptor B

des-Arg

-Leu

-BK (1, 10

ou 50 pmol/camundongo, i.c.v.) ou (C,D) a deleção gênica do B

R (B

-/-

)

reduzem o declínio de memória espacial induzido pela Aβ

1-40

(400

pmol/camundongo), como indicado pela redução na latência para

encontrar a plataforma na sessão de treino [des-Arg

-Leu

-BK: F

4,35

= 21,17; P

< 0,0001 - B

-/-

: F

1,30

= 39,01; P < 0,0001] e pelo aumento na preferência pelo

quadrante correto na sessão de teste [des-Arg

-Leu

-BK: F

4,35

= 6,27; P < 0,001

- B

-/-

: F

1,30

= 5,29; P < 0,01] quando comparados ao grupo que recebeu Aβ

. As sessões de treino no labirinto aquático foram realizadas 6 horas após a

administração da des-Arg

-Leu

-BK. Os valores estão expressos como a

média ± e.p.m. *P < 0,05 comparado ao grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+).

#P < 0,05 comparado ao grupo Aβ

1-40

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Figura 19 – Reversão tardia do dano cognitivo induzido pela A

1-40

através do

bloqueio do receptor B

. Os animais foram treinados e testados no labirinto

aquático, respectivamente, 30 e 31 dias após os tratamentos. (A,B) O

tratamento com o antagonista seletivo do receptor B

, Hoe 140 (1, 10 ou 50

pmol/camundongo, i.c.v.) ou (C,D) a deleção gênica do B

R (B

-/-

) reduzem

o declínio de memória espacial induzido pela Aβ

1-40

(400

pmol/camundongo), como indicado pela redução na latência para

encontrar a plataforma na sessão de treino [Hoe 140: F

4,35

= 6,27; P < 0,001 -

-/-

: F

1,29

= 16,20; P < 0,001] e pelo aumento na preferência pelo quadrante

correto na sessão de teste [Hoe 140: F

4,35

= 6,27; P < 0,001 - B

-/-

: F

1,29

= 7,08; P

< 0,05], quando comparados ao grupo que recebeu Aβ

1-40

. As sessões de

treino no labirinto aquático foram realizadas 6 horas após a administração do

Hoe 140. Os valores estão expressos como a média ± e.p.m. *P < 0,05

comparado ao grupo veículo/PBS ou veículo/(+/+). #P < 0,05 comparado ao

grupo Aβ

1-40

/PBS ou Aβ

1-40

/(+/+).

Avaliação da expressão dos receptores para as cininas após a injeção i.c.v.

de A

1-40

A análise dos resultados comportamentais indica uma possível

regulação na expressão dos receptores para as cininas pela Aβ

1-40

. Deste

modo, a expressão do B

R e do B

R foi avaliada no hipocampo e no córtex

pré-frontal de camundongos após diferentes períodos de tempo do

tratamento com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo, i.c.v.) através da técnica de

western blot. Como esperado, durante condições homeostáticas, a

expressão do B

R foi mínima em ambas as estruturas cerebrais. Contudo, a

administração de Aβ

1-40

resultou em um aumento dependente do tempo e

sustentado na imunodetecção do B

R, tanto no hipocampo (Fig. 20A)

quanto no córtex pré-frontal (Fig. 20C) dos camundongos. Por outro lado, o

tratamento com Aβ

1-40

não foi capaz de promover alteração significante na

imunodetecção para o B

R no hipocampo (Fig. 20B) e córtex pré-frontal (Fig.

20D). Esses dados sugerem uma possível regulação na expressão do B

durante o desenvolvimento da doença de Alzheimer.

Figura 20 – Efeito da A

1-40

na expressão dos receptores para cininas.

Camundongos Swiss foram tratados com Aβ

1-40

(400 pmol/camundongo;

i.c.v.) (exceto naïve, que indica os animais não tratados) e então o

hipocampo e o córtex pré-frontal foram isolados nos períodos de tempo

indicados. O tratamento com Aβ

1-40

induz a expressão sustentada do B

R no

(A) hipocampo [F

3,8

= 4,83; P < 0,05] e (C) córtex pré-frontal [F

3,8

= 696; P <

0.01]. No entanto, a expressão do B

R não altera significativamente após a

injeção i.c.v. de Aβ

1-40

no hipocampo [F

3,8

= 1,01; P = 0,44] (Fig. 20B) e córtex

pré-frontal [F

3,8

= 1,82; P = 0,15]. Os gráficos indicam a quantificação por

densitometria óptica (D.O.) da expressão dos receptores para as cininas. Os

valores estão expressos como a média ± e.p.m. (unidade arbitrária) de 3

experimentos independentes. *P < 0,05 comparado ao grupo controle

(naïve).

DISCUSSÃO

A doença de Alzheimer é caracterizada por desordens

neurodegenerativas intimamente associadas ao processo de

envelhecimento. Suas principais características são o acúmulo de placas

compostas pelo peptídeo Aβ no parênquima extracelular do cérebro

(Glenner e Wong, 1984) e a formação de emaranhados neurofibrilares, como

resultado da hiperfosforilação da proteína Tau associada aos microtúbulos,

no interior dos neurônios (Grundke-Iqbal et al., 1986). Além disso, o acúmulo

destes marcadores é normalmente acompanhado pela perda de neurônios,

principalmente em áreas corticais e formação hipocampal, resultando na

perda progressiva das funções cognitivas (Selkoe, 2000). De maneira

interessante, o presente estudo demonstra que uma única administração

i.c.v. do peptídeo Aβ

1-40

resulta em prejuízos importantes nas funções de

aprendizado e de memória. Nossos dados indicam que o tratamento com o

fragmento Aβ

1-40

, mas não com o fragmento inverso Aβ

40-1

, 7 ou 30 dias antes

dos experimentos, foi capaz de promover prejuízo similar na memória

espacial em camundongos das linhagens Swiss e C57Bl/6, como indicado

pelo aumento nas latências para encontrar a plataforma durante as sessões

de treino e pelo percentual de tempo gasto no quadrante correto durante a

sessão de teste do labirinto aquático, respectivamente. Estes resultados

estendem dados prévios da literatura obtidos com os peptídeos Aβ

1-42

(Yan

et al., 2001; Jhoo et al., 2004) e Aβ

25-35

(Maurice et al., 1996). Outro aspecto

importante observado no presente estudo, foi o fato que o dano cognitivo é

acompanhado pela perda da viabilidade sináptica, uma vez que também é

observada redução nos níveis da proteína pré-sináptica sinaptofisina nos

cérebros dos animais tratados com Aβ

1-40

. Todavia, como em todo modelo

experimental, existem limitações que devem ser ressaltadas, como por

exemplo, a ausência tanto na formação de placas senis, quanto na indução

da morte celular, pelo menos até 7 dias após o tratamento com Aβ

1-40

. Em

conjunto, estes dados corroboram com a hipótese que durante a progressão

da doença de Alzheimer a disfunção sináptica precede a morte neuronal

(Selkoe, 2000). Desta forma, a injeção aguda de fragmentos amilóides em

roedores parece ser um bom modelo experimental para o estudo dos

mecanismos moleculares e de possíveis abordagens terapêuticas futuras,

relacionados aos primeiros estágios da doença de Alzheimer. Entretanto,

outras abordagens experimentais devem ser aplicadas quando o objetivo é

caracterizar as etapas mais tardias dessa patologia.

O teste do labirinto aquático, originalmente proposto por Morris e

colaboradores (1982) para o estudo da memória espacial em roedores,

representa um paradigma complexo onde o desempenho dos animais é

influenciado por uma série de fatores atencionais e motivacionais, bem

como pela função motora dos animais, que em conjunto são determinantes

para o sucesso no encontro da plataforma submersa. Portanto, é importante

enfatizar que os camundongos tratados com o peptídeo Aβ

1-40

independente da linhagem utilizada (Swiss ou C57Bl/6), não diferiram dos

animais tratados com a solução controle nos parâmetro locomotores

(número de cruzamentos e rearing) avaliados no teste do campo aberto.

Estes resultados nos permitem assegurar que a queda no desempenho

apresentado pelos camundongos tratados com Aβ

1-40

no labirinto aquático é

decorrente de prejuízo nas função de memória espacial.

De forma geral, a inflamação pode ser definida como um conjunto de

interações complexas entre fatores solúveis e células, que ocorre nos tecidos

em resposta a danos traumáticos, infecciosos, pós-isquêmicos ou tóxicos

(Nathan, 2002). Neste sentido, em circunstâncias normais, a ativação da

inflamação apresenta papel benéfico para os indivíduos. Por outro lado,

quando a resposta inflamatória torna-se crônica ela pode causar graves

efeitos ao organismo. O processo inflamatório é caracterizado por três

eventos principais que incluem o aumento substancial do suprimento de

sangue para o local afetado, o aumento da permeabilidade vascular e a

migração de leucócitos para o sítio inflamatório. O influxo celular é regulado

por moléculas solúveis e difusíveis, produzidas principalmente por células

inflamatórias, plaquetas, células endoteliais e mastócitos (Sharma e

Buchanan, 1994; Levy, 1996). As moléculas solúveis envolvidas na inflamação,

ou mediadores inflamatórios, compreendem produtos da degranulação de

mastócitos (histamina e serotonina), mediadores lipídicos (leucotrienos,

prostaglandinas e fator de ativação plaquetária), citocinas, quimiocinas,

componentes do sistema complemento e o óxido nítrico (NO). Além destes,

mediadores peptídicos como as cininas, neurocininas e o peptídeo

relacionado ao gene da calcitonina (CGRP), entre outros, também exercem

papel relevante no processo inflamatório. Todavia, a resposta inflamatória

verificada no sistema nervoso central parece diferir em alguns aspectos

daquela verificada em tecidos periféricos. Pelo fato do cérebro não

apresentar fibras nociceptivas, torna-se difícil o reconhecimento do início do

processo inflamatório, sendo que os sinais clássicos da inflamação (rubor,

tumor, calor e dor) não são observados no sistema nervoso central. Além

disso, a presença da barreira hematoencefálica é capaz de reduzir

substancialmente a entrada de células inflamatórias, patógenos e de

algumas macromoléculas no espaço subaracnoídeo, fazendo com que o

processo inflamatório no cérebro transcorra de maneira bastante peculiar

(Tuppo e Arias, 2005).

Inúmeros estudos têm demonstrado que, além das características

típicas, o cérebro de indivíduos acometidos pela doença de Alzheimer

apresenta sinais evidentes da ativação do processo inflamatório e da

resposta imune (Akiyama et al., 2000; Wyss-Coray e Mucke, 2002). No

entanto, o papel da inflamação no desenvolvimento e progressão da

doença de Alzheimer ainda é pouco compreendido. Estudos

epidemiológicos revelam que indivíduos que fizeram ou fazem uso

prolongado de antiinflamatórios não esteroidais apresentam menor risco no

desenvolvimento da doença de Alzheimer, sugerindo que o processo

neuroinflamatório pode contribuir para a progressão desta patologia (Rogers

et al., 1993; Rich et al., 1995; Breitner, 1996; McGeer et al., 1996; In’t Veld et

al., 2001, 2002; Zandi et al., 2002). Além disso, um grande número de

trabalhos tem demonstrado uma associação entre polimorfismos em genes

para algumas citocinas e outras moléculas inflamatórias e a doença de

Alzheimer (Wyss-Coray, 2006). Por outro lado, foi demonstrado recentemente

que a relação entre o processo inflamatório e a progressão da doença de

Alzheimer parece não ser tão simples quanto se imaginava. Wyss-Coray e

colaboradores (2001) evidenciaram que alguns aspectos da resposta

imunológica parecem ser importantes para a fagocitose dos fragmentos

amilóides de0positados no cérebro. Neste estudo, realizado em

camundongos que expressam a APP humana, foi verificado que a produção

de TGFβ1 (transforming growth factor

1) pelos astrócitos aumenta a

atividade fagocítica da microglia, reduzindo significativamente a formação

de placas amilóides e de emaranhados neurofibrilares nas regiões

hipocampal e cortical do cérebro. Estes dados demonstram claramente que

os mediadores envolvidos na resposta inflamatória podem apresentar papéis

moduladores distintos durante a progressão da doença de Alzheimer.

As células da glia representam o principal tipo celular responsável pelo

sistema de defesa no sistema nervoso central e parecem desempenhar

papel central no processo inflamatório associado à doença de Alzheimer.

Essas células se dividem em três grupos: os astrócitos, os oligodendrócitos e as

células da micróglia. Os astrócitos são os mais abundantes e os maiores

representantes das células gliais. Na substância cinzenta predominam os

astrócitos protoplasmáticos, enquanto que os astrócitos fibrosos ocorrem na

substância branca. Essas células são caracterizadas pela grande quantidade

de processos fibrosos e pela alta concentração de proteínas do filamento

intermediário (IF), como a proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Os

oligodendrócitos são claramente distinguidos dos astrócitos por seu diâmetro

de pericário com preponderância do núcleo em termos de volume celular.

Na substância branca, os oligodendrócitos interfasciculares são responsáveis

pela formação da mielina no sistema nervoso central. Na substância

cinzenta os oligodendrócitos são geralmente encontrados em associação

com o pericário neuronal. Por fim, as microglias são as menores células gliais

conhecidas, medindo o seu pericário entre 2 e 3 μm e apresentando uma

morfologia muito variável. Estas células são de origem mesodérmica.

Quando se expõe a micróglia a estímulos capazes de gerar inflamação, esta

se transforma do estado passivo para uma forma ativa, na qual tem

capacidade de fagocitose semelhante ao macrófago (Bradford, 1985).

Em resposta ao dano neuronal, ocorre ativação de uma complexa

resposta celular imune, envolvendo astrócitos e micróglia. Os astrócitos

promovem atividades essenciais que protegem o tecido e sua função, além

de promover o reparo neuronal, a produção de substratos energéticos e

neurotrofinas. Esta população de células é capaz de reduzir a liberação do

glutamato e de radicais livres, reestabelecer a barreira hematoencefálica e

promover a neurovascularização e neurogênese (Liberto et al., 2004).

Entretanto, a reação astrócita excessiva resulta na falência da reparação da

barreira hematoencefálica, infiltração leucocitária, desmielização severa e

morte de células oligodendrócitas (Faulkner et al., 2004). Similarmente, após

ativação, a micróglia produz metabólitos que provocam a morte neuronal e

impedem a neurogênese (Monje et al., 2003). Além disso, evidências

sugerem que a deterioração ou disfunção da micróglia devido à progressão

da idade poderia contribuir para o avanço de doenças neurodegenerativas

(Streit, 2005).

Alterações em cada um destes tipos celulares foram documentadas

através de estudos em pacientes acometidos pela doença de Alzheimer,

bem como em culturas celulares e em modelos animais desta patologia.

Além disso, inúmeros estudos têm demonstrado que a Aβ é capaz de

promover diversas modificações nas células da glia (McGeer e McGeer,

2002). Anormalidades na atividade dos astrócitos, incluindo disfunção no

transporte de glutamato, perturbações na regulação do cálcio e a

produção elevada de citocinas, podem contribuir para a disfunção

sináptica e morte neuronal (Mattson, 2004). Além disso, durante a doença de

Alzheimer observa-se um grande número de microglias em torno das placas

amilóides e dos neurônios em degeneração. Acredita-se que essas células

participem da produção de toxinas e citocinas inflamatórias que, por sua

vez, contribuem para o processo neurodegenerativo (McGeer e McGeer,

2002). No presente estudo, a fim de determinar a possível ativação dos

astrócitos pela administração i.c.v. do peptídeo Aβ

1-40,

foram avaliados os

níveis de imunodetecção para a proteína GFAP no córtex e hipocampo. Os

resultados do presente estudo fornecem evidências moleculares

convinventes que confirmam e estendem os dados existentes na literatura,

indicando que a injeção i.c.v. de peptídeos Aβ promove ativação dos

astrócitos (Yan et al., 2001). A ativação destas células foi verificada

predominantemente no hipocampo, sendo observada um dia após o

tratamento dos animais. Oito dias após o tratamento, o número de astrócitos

detectados nos animais tratados com Aβ

1-40

foi similar aos dos animais

controle. Além disso, nossos resultados indicam que o processo de ativação

dos astrócitos pela Aβ ocorre de maneira independente da via do TNF-α e

do NO, uma vez que o bloqueio farmacológico ou genético desta citocina

ou da iNOS não apresentou qualquer efeito sobre a imunodetecção da

GFAP na região hipocampal. Em conjunto com dados descritos na literatura,

é possível sugerir que a ativação dos astrócitos é um dos primeiros eventos

induzidos pela injeção i.c.v. de Aβ

1-40

, sendo que estas células podem estar

envolvidas na liberação de substâncias tóxicas responsáveis pela disfunção

sináptica e cognitiva, descritas anteriormente. Entretanto, estudos adicionais

são necessários para confirmar esta hipótese.

O TNF-α é uma citocina multifuncional que participa na modulação de

uma grande quantidade de respostas celulares. No sistema nervoso central,

o TNF-α, através do TNFR1, induz dano das funções cognitivas e regula a

morte neuronal, ambos importantes marcadores da doença de Alzheimer.

Neste contexto, foi demonstrado recentemente que o TNF-α participa da

inibição do LTP pela Aβ - uma forma de plasticidade sináptica muito

associada ao aprendizado e à memória (Wang et al., 2005). Evidências

indicam que esse processo depende da ativação do receptor para o

glutamato mGluR5 e da proteína quinase p38 MAPK (Wang et al. 2004, 2005).

Além disso, a ativação do processo de apoptose é intensamente

dependente da via de sinalização do TNF-α. O TNFR1 contém um domínio de

morte (death domain, DD) citoplasmático que se liga ao adaptador TRADD

(TNFR-associated DD), que indiretamente ativa a cascata das caspases

resultando em apoptose (Varfolomeev & Ashkenazi, 2004). De maneira

interessante, foi sugerido recentemente que a Aβ

1-40

pode-se ligar

diretamente ao TNFR1, resultando em apoptose neuronal (Li et al., 2005). Os

dados do presente estudo demonstram que a Aβ

1-40

induz a expressão do

TNF-α no hipocampo e no córtex pré-frontal, ambas áreas essenciais para as

funções cognitivas. Outro aspecto relevante demonstra que a inibição

farmacológica e genética do TNF-α reduziu a perda sináptica e melhorou o

desempenho das funções de aprendizado e memória nos animais tratados

com Aβ

1-40

. Tais dados sugerem que o TNF-α apresenta um importante papel

do desenvolvimento da doença de Alzheimer.

As cascatas de sinalização intracelular ativadas após a exposição ao

TNF-α normalmente culminam em uma resposta nuclear caracterizada pela

ativação de diversos fatores de transcrição, incluindo o NF-κB (Schreck et al.,

1991; Beg et al., 1993) e o AP-1 (Lo & Cruz, 1995; Agnel & Karin, 1991). A via do

fator de transcrição NF-κB tem sido amplamente descrita nos últimos anos

por diversos grupos de pesquisa, estando relacionada a uma grande

variedade de patologias, tais como artrite reumatóide, asma, sepse,

aterosclerose, diversos tipos de câncer e doenças neurodegenerativas

(Barnes e Adcock, 1997; Barnes e Karin, 1997; Martin et al., 2000; Baldwin 2001;

Karin et al., 2001; Tak e Firestein, 2001; Garg e Aggarwal, 2002; Li e Verma,

2002; Sun e Andersson, 2002; Adcock, 2003; Burke, 2003; Santoro et al., 2003).

A ativação desse fator de transcrição pode ser observada em condições

fisiológicas e em diversos estados patológicos e está associada diretamente

ao controle da expressão de várias proteínas da resposta inflamatória,

incluindo citocinas, quimiocinas, fatores de crescimento, moléculas de

adesão celular e algumas proteínas de fase aguda (Blackwell et al., 1994;

Manning et al., 1995; Chen et al., 1995; Baldwin, 1996; Baichwal e Baeuerle,

1997; Tak e Firestein, 2001; Liu et al., 2003). NF-κB é o nome coletivo para

fatores de transcrição diméricos, membros da família Rel, que incluem as

proteínas RelA (p65), NF-κB1 (p50;p105), NF-κB2 (p52;p100), c-Rel e RelB

(Verma et al., 1995; Ghosh et al., 1998). Cada uma dessas proteínas se

caracteriza por apresentar uma seqüência amino-terminal altamente

conservada de 300 aminoácidos, necessários à dimerização, à localização

nuclear e à ligação do fator de transcrição ao DNA (Ghosh e Karin, 2002; Li e

Verma, 2002). A maioria dos membros dessa família forma homo (com

exceção do RelB) ou heterodímeros entre si, sendo a forma mais ativa do NF-

κB, o heterodímero formado pelas subunidades p50 ou p52 com p65 (RelA).

As proteínas p50 e p52 são formadas através de proteólise a partir dos

precursores p105 e p100, respectivamente (Baeuerle e Baltimore, 1996).

Os fatores de transcrição da família do NF-κB são regulados através

de interações com as proteínas inibitórias da família IκB, sendo as mais

comuns a IκBα, IκBβ e a IκBε (Ghosh et al., 1998). Com exceção dos linfócitos

B, nos quais o NF-κB é encontrado de forma constitutiva no núcleo, os demais

tipos celulares apresentam dímeros de NF-κB geralmente presentes no

citoplasma das células associados às proteínas IκB. Essa associação garante

que o sítio de localização nuclear do NF-κB permaneça mascarado evitando

assim que este fator de transcrição migre para o núcleo (Rothwarf e Karin,

1999; Ghosh and Karin, 2002; Li and Verma, 2002; Karin et al., 2004). Está bem

documentado que o IκBα regula a ativação transitória do NF-κB, enquanto

que o IκBβ regula a ativação persistente desse fator de transcrição (May e

Ghosh, 1997). A degradação dessas proteínas e a conseqüente ativação

desta via de sinalização ocorrem em resposta a estímulos celulares

apropriados, sendo a maioria deles relacionado a patógenos ou estresse, tais

como: citocinas pró-inflamatórias, infecção viral, ésteres de forbol, radiação

ultravioleta, entre outros. A estimulação celular resulta na ativação do

complexo de proteínas IκB quinases (IKKs), composto por três subunidades:

IKKα (IKK1), IKKβ (IKK2) e IKKγ (NEMO, IKKAP) (Karin e Ben-Neriah, 2000). As

proteínas IKKα e IKKβ são as subunidades catalíticas, responsáveis pela

fosforilação das proteínas IκB, enquanto que a IKKγ/NEMO é a subunidade

reguladora que controla a atividade do complexo IKK (Rothwarf e Karin,

1999). Uma vez ativado, o complexo IKK promove rápida fosforilação de

resíduos de serina específicos, na porção amino-terminal das proteínas IκB

(Ser 32 e Ser36 para IκBα). As proteínas IκB fosforiladas são então

poliubiquitinadas pela β-TRCP, tornando-as alvo para degradação pelo

proteasoma 26S (Hershko and Cienchanover, 1992; Karin e Ben-Neriah, 2000;

Ben-Neriah, 2002; Pickart, 2004). Como conseqüência da degradação das

proteínas IκB, o NF-κB livre pode migrar para o núcleo, se associar a regiões

do DNA que contenham porção κB específica

(5’GGG(A/G)NN(T/C)(T/C)CC3’) e regular a transcrição de um grande

número de genes (Bauerle e Baltimore, 1996; Barnes e Adcock, 1997; Barnes e

Karin, 1997; Ghosh and Karin, 2002; Li and Verma, 2002; Karin et al., 2004).

Dímeros funcionais do NF-κB estão presentes em todos os tipos

celulares do sistema nervoso central, incluindo neurônios, astrócitos, micróglia

e oligodendrócitos. De maneira interessante, no cérebro, a atividade do NF-

κB parece estar relacionada tanto a funções fisiológicas quanto a alterações

patológicas. Dados recentes obtidos em diferentes modelos experimentais

sugerem que a estimulação sináptica basal é capaz de ativar o NF-κB, sendo

este efeito mediado pela via de sinalização do glutamato e pelo aumento

do cálcio intracelular (O’Neill & Kaltschmidt, 1997). Meffert e colaboradores

(2003) demonstraram que a deleção gênica da subunidade p65 NF-κB

resulta em déficits significativos de aprendizado, sugerindo a participação

deste fator de transcrição nos processos cognitivos. Além disso, estudos em

culturas celulares sugerem que a ativação do NF-κB pode estar relacionada

ao processo de diferenciação neuronal, embora, os genes envolvidos neste

processo ainda não tenham sido determinados (Kurata et al., 1993; Sheppard

et al., 1995; Mattson e Camandola, 2001). Por outro lado, a maior parte dos

estudos aponta o NF-κB como um importante mediador das respostas

imunológica e inflamatória no cérebro. A ativação deste fator de transcrição

tem sido implicada em diversas patologias neurodegenerativas, incluindo a

doença de Alzheimer. Estudos post-mortem indicam que em cérebros de

indivíduos acometidos pela doença de Alzheimer, a imunodetecção do NF-

κB é elevada em neurônios e astrócitos próximos às placas amilóides (Terai et

al., 1996; Boissiere et al., 1997; Kaltschmidt et al., 1997). Dados recentes da

literatura demonstram grande correlação entre o aumento da atividade do

NF-κB e a expressão da COX-2 no cérebro de pacientes com a doença de

Alzheimer (Lukiw et al., 1998). Além disso, dados da literatura indicam que a

Aβ induz a ativação do NF-κB em culturas celulares de neurônios e da glia

(Akama et al., 1998; Bales et al., 2000; Mattson & Camandola, 2001; Kuner et

al., 1998; Ghribi et al., 2001). Corroborando com estes dados, no presente

estudo foi demonstrado que a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

promove a ativação do

NF-κB no hipocampo e córtex pré-frontal. Ademais, nossos dados

demonstram que bloqueio farmacológico com AbTNF-α resulta na redução

da ativação do NF-κB pela Aβ

1-40

, indicando que esse fator de transcrição é

modulado pela via do TNF-α.

As proteínas quinases constituem uma das mais importantes vias de

sinalização intracelular nos animais superiores. Através da fosforilação de

resíduos específicos, essas proteínas regulam a atividade enzimática, a

interação entre diferentes grupos de moléculas, a localização celular e a

propensão à degradação de seus substratos, que incluem outras proteínas

quinases, fosfolipases, proteínas fosfatases, proteínas do citoesqueleto e

fatores de transcrição (Levitzki e Gazit, 1995; King et al., 1997). A família das

MAPKs constitui um grupo de proteínas quinases cuja função e regulação

são altamente conservadas (Manning et al., 2002). Essas proteínas fosforilam

resíduos de serina e em menor grau de treonina dos seus substratos e

regulam várias atividades celulares, incluindo a expressão gênica, mitose,

movimento celular, metabolismo e morte celular programada (Johnson e

Lapadat, 2002). Em particular, três subfamílias de MAPK – ERK, p38 MAPK e

JNK – têm sido amplamente caracterizadas. Quanto à última, até o presente

momento, foram identificadas dez isoformas distintas de JNK, sendo estas

derivadas dos genes jnk1, jnk2 e jnk3 (Gupta et al., 1996). A via de sinalização

da JNK é um mecanismo para transmitir sinais da membrana celular para o

núcleo. A ativação desta proteína ocorre pela fosforilação dos resíduos de

treonina ou de tirosina localizados próximo aos sítios de ligação do ATP e do

substrato, em resposta a uma série de estímulos, dentre eles o estresse

mecânico, citocinas inflamatórias (IL-1β e TNFα), produtos bacterianos, além

de estímulos químicos e térmicos, entre outros (Cohen, 1997; Garrington e

Jonhson, 1999; Kyriakis e Avruch, 2001). Interessantemente, tem sido

demonstrado que a ativação da JNK é essencial para a propagação do

sinal desencadeado pelo TNF-α (Tournier et al., 2001). Dentre os alvos

celulares da JNK, merecem destaque a proteína c-Jun, componente do

fator de transcrição AP-1 e, as proteínas associadas ao processo de

apoptose, incluindo o Bcl2 e a p53 (Manning e Davis, 2003). A ativação

destas vias moleculares pela JNK tem sido relacionada a várias doenças

inflamatórias e auto-imunes, dentre elas artrite reumatóide, esclerose

múltipla, asma, psoríase e doenças neurodegenerativas em geral (p. ex.

Alzheimer, Parkinson e Huntington).

No sistema nervoso central, as isoformas de JNK expressas em maior

proporção são JNK3α1 e JNK1α1, sendo que a JNK3 está preferencialmente

localizada nos neurônios piramidais das regiões CA1 e CA2 do hipocampo e

em subregiões específicas do neocórtex (Kuan et al., 1999). Estudos de

deleção gênica demonstraram que animais nocaute para jnk1, jnk2 ou jnk3

apresentam desenvolvimento normal (Yang et al., 1997; Kuan et al., 1999).

Entretanto, animais com dupla deleção para jnk1 e jnk2 morrem

prematuramente e exibem várias anormalidades cerebrais, que são

atribuídas a falhas no processo de apoptose. Além disso, embora a deleção

do jnk3 não provoque morte prematura nos animais, distúrbios importantes

são detectados nos processos de indução e ativação da proteína c-Jun,

bem como na ativação da apoptose neuronal (Bruckner et al., 2003).

Quanto à doença de Alzheimer, uma série de evidências indica que a JNK

participa efetivamente do processo de dano neuronal verificado nos

pacientes (Manning e Davis, 2003). Estudos in vivo demonstram que o

bloqueio da JNK3 reduz a ativação da proteína Fas, associada ao processo

de apoptose e aumenta a resistência dos camundongos aos efeitos tóxicos

da Aβ (Morishima et al., 2001). Ainda, a análise post-mortem de cérebros de

indivíduos acometidos pela doença de Alzheimer tem revelado a ativação

das proteínas JNK1, 2 e 3 em áreas cerebrais com maior acúmulo de

fragmentos amilóides (Zhu et al., 2001. Pei et al., 2001). A atividade da JNK

também tem sido associada ao aumento na fosforilação da proteína Tau e

ao conseqüente acúmulo de emaranhados neurofibrilares no interior dos

neurônios (Reynolds et al., 1997). Por fim, recentemente foi sugerido que a via

de sinalização da JNK regula o metabolismo da APP, podendo assim

contribuir para o acúmulo de placas amilóides (Reynolds et al., 2001).

O fator de transcrição AP-1 é composto por homo ou heterodímeros

de membros das famílias c-Jun e c-Fos e regula a expressão de um grande

número de proteínas (Karin, 1995; Karin et al., 1998; Kaminska et al., 2000;

Handel e Girgis, 2001). Em contraste com o NF-κB, o AP-1 está expresso nas

células em baixas quantidades, tendo sua expressão aumentada em

resposta a diferentes estímulos, tais como: ésteres de forbol, radiação

ultravioleta, fatores de crescimento e citocinas (Karin et al., 1997; Karin 1995).

Em resposta a estimulação ocorre aumento na expressão dos genes que

codificam as proteínas c-Jun e c-Fos, aumentando a síntese do fator de

transcrição AP-1 (Karin, 1995). Evidências experimentais indicam o importante

papel regulador exercido pela JNK na expressão dos genes para as proteínas

que compõem o AP-1, aumentando a atividade de fatores de transcrição

que controlam a expressão dessas proteínas, através de sua fosforilação

(Deng e Karin, 1994 Gupta et al., 1996; Hazzalin et al., 1997; Musti et al., 1997;

Read et al., 1997; Fuchs et al., 2000). De maneira interessante, é observada a

ativação da JNK e da c-Jun em culturas de neurônios após a exposição ao

peptídeo Aβ e, a inibição desse processo atenua de forma significante a

toxicidade da Aβ (Bozyczko-Coyne et al., 2001; Morishima et al., 2001; Troy et

al., 2001). Além disso, a ativação da destas proteínas tem sido implicada na

inibição do LTP mediada pela Aβ, indicando um possível papel da via JNK/c-

Jun nas funções cognitivas de aprendizado e memória (Wang et al., 2004).

No presente estudo foi verificado que a injeção i.c.v. de Aβ

1-40

induziu rápida

e sustentada ativação da JNK e de sua proteína alvo c-Jun. Além disso,

nossos dados mostram claramente a associação entre estes dois eventos,

uma vez que o inibidor seletivo para a JNK, SP600125, foi capaz de inibir a

migração da c-Jun do citosol para o núcleo celular. Finalmente, através dos

experimentos com o AbTNF-α também verificamos que a via JNK/c-Jun é

modulada pela via de sinalização do TNF-α. Esses resultados são consistentes

com dados prévios que demonstraram a ativação da JNK, através da

detecção da JNK fosforilada (Shoji et al., 2000; Zhu et al., 2001) e da c-Jun

(Anderson et al., 1994; 1996; Estus et al., 1997), em cérebros de pacientes

com a doença de Alzheimer.

No sistema nervoso central, normalmente a iNOS está ausente em

tecidos sadios. Todavia, após condições de estresse ou dano cerebral ocorre

aumento em sua expressão e consequentemente na produção de NO,

principalmente nos astrócitos, neurônios e células endoteliais. (Boje & Arora,

1992; Koprowski et al., 1993; Merrill et al., 1993; Schmidt & Walter, 1994). Por

sua vez, o aumento na produção de NO induz dano e morte neuronal

(Adamson et al., 1996). O mecanismo predominante pelo qual o NO gera a

toxicidade neuronal ocorre em função da reação com o ânion superóxido e

a conseqüente produção da substância citotóxica peroxinitrito (Beckman et

al., 1990). Durante condições fisiológicas, as moléculas reativas do oxigênio

são rapidamente eliminadas por enzimas antioxidantes, dentre elas a

glutationa peroxidade (Thannickal & Fanburg, 2000). Contudo, durante

condições patológicas, a produção excessiva e o conseqüente acúmulo de

espécies reativas devido à limitação da atividade enzimática resultam em

disfunção celular (Fiers et al., 1999). A expressão da iNOS e o aumento na

produção de NO tem sido amplamente implicados na doença de Alzheimer.

Neste sentido, foi demonstrado que tanto a expressão da iNOS, quanto a

produção de peroxinitrito estão elevados nos cérebros de indivíduos

acometidos por essa patologia (Smith et al., 1997; Hensley et al., 1998; Tohgi

et al., 1999; Luth et al., 2002; Fernandez-Vizarra et al., 2004). Recentemente,

foi sugerido que a deleção gênica da iNOS é capaz de proteger

substancialmente os animais do efeito citotóxico gerado pela Aβ (Nathan et

al., 2005). Além disso, dados de experimentos de eletrofisiologia sugerem que

a iNOS pode mediar parte dos efeitos deletérios sobre a cognição induzidos

pela Aβ em roedores (Tran et al., 2001; Wang et al., 2004). Os resultados do

presente estudo indicam que o aumento na expressão da iNOS induzida

pela Aβ

1-40

é acompanhada pela redução no nível de glutationa, sugerindo

um possível aumento na produção de espécies reativas de oxigênio,

incluindo o NO. Além disso, a inibição da iNOS ou sua deleção gênica foram

capazes de proteger os animais do dano no aprendizado e memória

induzido pela Aβ

1-40

. Tal efeito protetor possivelmente está relacionado à

redução na disfunção sináptica observada nos animais tratados com AG e

nos iNOS

-/-

Embora se tenha conhecimento da importância do processo de

transcrição para a expressão da iNOS, as vias de sinalização envolvidas

nesse processo ainda não foram totalmente esclarecidas, principalmente no

que se refere à indução mediada pela Aβ. Até o momento, através dos

estudos de clonagem e seqüenciamento foi verificada a existência de

diferentes sítios de ligação para fatores de transcrição na região promotora

para a iNOS no DNA, incluindo para o AP-1, NF-κB e o elemento de resposta

ao TNF (Keinanen et al., 1999; Eberhardt et al., 1996). De forma relevante, os

dados do presente estudo indicam que a expressão da iNOS induzida pela

Aβ

1-40

é amplamente dependente da via de sinalização do TNF-α,

envolvendo a ativação tanto da JNK/c-Jun quanto do NF-κB. Estes resultados

estendem o conceito de que a iNOS é uma proteína modulada por

mecanismos altamente especializados e sugerem uma possível seqüência

de eventos que pode ser importante para o desenvolvimento da doença de

Alzheimer.

Figura 21 – Papel do TNF-

e da iNOS no dano neuronal induzido pela injeção

i.c.v. da A

1-40

. Adminstração i.c.v. da A

1-40

induz a expressão da citocina

TNF-

que, por sua vez, promove a ativação das vias de sinalização

intracelular JNK/c-Jun e NF-

B. Após sua ativação tanto o c-Jun quanto o NF-

B migram para o núcleo, onde se ligam ao DNA induzindo a expressão do

mRNA e proteína iNOS. O aumento na produção de NO pela iNOS contribue

para a alteração no estado redox das células do SNC. O acúmulo de

substâncias tóxicas em áreas como o hipocampo e o córtex pré-frontal

promovem dano sináptico que esta associada ao défict cognitivo verificado

na doença de Alzheimer.

Nos últimos anos, vem crescendo o número trabalhos sugerindo o

envolvimento do sistema calicreína-cininas na fisiopatologia da doença de

Alzheimer. Tem sido demonstrado que a bradicinina (BK) tem sua produção

aumentada em condições consideradas fatores de risco para a doença de

Alzheimer, como o derrame e o traumatismo craniano (Steranka et al., 1988).

Áreas cerebrais que são acometidas nas fases iniciais da doença de

Alzheimer, como o bulbo olfatório, a substância cinzenta periaquedutal e o

córtex entorrinal, apresentam expressão aumentada de vários elementos do

sistema calicreína-cininas, incluindo a própria BK, α-globulinas (enzimas de

síntese das cininas) e os receptores B

para cininas (Correa et al., 1979; Perry

e Snyder, 1984; Raidoo e Bhoola, 1997; Chen et al., 2000). Além disso, cultura

de células tratadas com a proteína Aβ apresentaram aumento de três a

quatro vezes na concentração de cininas (Wirth et al., 1999), sendo que a

ativação do sistema calicreína-cininas e a liberação aumentada de BK

parecem ser induzidas pela forma agregada da proteína Aβ (Shibayama et

al., 1999). No presente estudo, tanto o tratamento com o antagonista

seletivo do receptor B

, Hoe140, quanto a deleção gênica do receptor B

promoveu redução dos prejuízos cognitivos induzidos pela injeção i.c.v. do

peptídeo Aβ

1-40

em camundongos quando avaliados 7 ou 30 dias após o

tratamento. Além disso, os dados de biologia molecular indicam que a

expressão desse receptor não foi alterada nas estruturas hipocampal e

cortical do cérebro pela administração do fragmento Aβ

1-40

. De maneira

importante, estes resultados representam a primeira evidência in vivo da

participação do receptor B

para cininas nos efeitos tóxicos induzidos pela

Aβ

1-40

. Reforçando os nossos achados, Jong e colaboradores (2002)

demonstraram a existência de modificações nos sítios de fosforilação do

receptor B

em dois modelos celulares da doença de Alzheimer. Além disso,

100

estudos in vitro sugerem que a exposição da cultura de células do tipo PC12

à proteína Aβ promove aumento na produção de inositol trifosfato (IP3) e

elevação dos níveis de cálcio citosólico em resposta a estimulação com BK,

sendo que estes efeitos parecem ser dependentes do aumento no número e

na afinidade ao ligante dos receptores B

(Huang et al., 1998).

Embora no presente momento não seja possível determinar o exato

mecanismo pelo qual o receptor B

para cininas é capaz de modular as

alterações cognitivas induzidas pelo peptídeo Aβ, algumas especulações

podem ser formuladas. Racchi e colaboradores (1998) demonstraram que o

tratamento de fibroblastos humanos com BK promove aumento na secreção

da APP, sendo que este efeito é bloqueado pelo antagonista seletivo do

receptor B

, Hoe140. Portanto, o receptor B

poderia estar regulando as

primeiras fases da cascata da proteína Aβ, o que explicaria o efeito

preventivo apresentado pelo Hoe140 nos prejuízos cognitivos observados no

presente estudo. Alternativamente, como já descrito anteriormente, a

fosforilação aumentada da proteína Tau e o seu acúmulo na forma de

emaranhados neurofibrilares são determinantes para a degeneração do

citoesqueleto microtubular verificado no cérebro de pacientes com a

doença de Alzheimer (Augustinack et al., 2002). Neste sentido, foi

demonstrado recentemente que a ativação do receptor B

induz aumento

na fosforilação da proteína Tau em fibroblastos de pacientes com a doença

de Alzheimer, mas não em fibroblastos de indivíduos controles da mesma

idade (Jong et al., 2003). Desta forma, a regulação da fosforilação da

proteína Tau pode representar um mecanismo indireto pelo qual o receptor

101

para cininas regula os efeitos induzidos pela proteína Aβ. Todavia, estudos

adicionais são necessários para confirmar estas hipóteses.

Apesar de ter sido o primeiro receptor para cininas caracterizado

farmacologicamente, a relevância do receptor B

no controle de processos

fisiopatológicos e o seu potencial como alvo terapêutico levaram muito

tempo para serem reconhecidos, devido a suas características complexas

de expressão e pela limitada atividade de seus antagonistas (Calixto et al.,

2004). O receptor B

para cininas faz parte de uma complexa família de

receptores, chamados de receptores indutíveis, que incluem vários outros

membros, como os receptores para a interleucina-1 (IL-1), para o fator

ativador de plaquetas (PAF) e para a progesterona (Donaldson et al., 1997).

Isto significa que o receptor B

apresenta baixo padrão de expressão em

condições normais, mas que pode apresentar sua transcrição e expressão

induzidas em situações fisiológicas (p. ex. angiogênese) e principalmente em

situações patologógicas (p. ex. trauma tecidual e processos inflamatórios

crônicos) (Marceau et al., 1998; Calixto et al., 2004). De maneira interessante,

inúmeros estudos têm demonstrado que a expressão do receptor B

pode ser

modulada pelo TNF-α, JNK, NF-κB e/ou NO (Calixto et al., 2004), o que sugere

uma possível indução deste receptor para as cininas pela injeção i.c.v. de

Aβ

1-40

. Para confirmar esta hipótese foi avaliado o efeito do tratamento com

Aβ

1-40

no padrão de expressão do receptor B

em diferentes áreas cerebrais.

Como esperado, durante condições basais uma baixa expressão do

receptor B

foi observada no hipocampo e córtex cerebral. Todavia, o

tratamento com o fragmento Aβ

1-40

promoveu o aumento sustentado da

102

expressão deste receptor, sendo este processo verificado um dia após o

tratamento e permanecendo pelo menos até 30 dias após a injeção. Estes

resultados sugerem uma possível participação dos receptores B

para as

cininas nos efeitos tóxicos induzidos pela Aβ

1-40

. Estudos adicionais são

necessários para verificar a relação entre as vias de sinalização descritas

acima e o processo de indução do receptor B

pela Aβ. Posteriormente, com

o uso de ferramentas farmacológicas e genéticas foi verificado o efeito do

bloqueio dos receptores B

sobre os déficits de aprendizado e memória

induzidos pela Aβ

1-40

. Desta forma, a deleção gênica do receptor B

ou o

tratamento com o antagonista seletivo do receptor B

, a des-Arg

-Leu

-BK,

foram capazes de inibir parcialmente os prejuízos cognitivos observados nos

estágios tardios, 30 dias após a administração da Aβ

1-40

. Entretanto, estas

estratégias não foram capazes de prevenir ou reverter os prejuízos cognitivos

observados nos estágios iniciais, 7 dias após a injeção do peptídeo Aβ

1-40

. Em

conjunto, estes dados indicam que independente do aumento antecipado

na expressão do receptor B

no hipocampo e córtex, o bloqueio destes

receptores não apresenta eficácia na redução dos efeitos cognitivos

induzidos pela Aβ

1-40

no estágio inicial avaliado. Por outro lado, o progresso

da patologia parece promover modificações moleculares que aumentam a

importância deste receptor para as funções cognitivas, uma vez que tanto a

deleção gênica quanto o bloqueio farmacológico foram capazes de

reverter o dano induzido pela Aβ

1-40

30 dias após o tratamento. Com base

nestes resultados é possível sugerir que o aumento na expressão do receptor

observada no estágio inicial parece estar relacionada a outros efeitos da

103

Aβ que não foram avaliados no presente estudo. No estágio tardio, o papel

dos receptores B

pode aumentar em importância no que concerne os

prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ

1-40

, sendo que este efeito pode ocorrer

para compensar a redução do envolvimento dos receptores B

nestes

processos, como sugerido pela redução do efeito inibitório do antagonista

Hoe140 nos estudos comportamentais, 30 dias após a injeção i.c.v.

Entretanto, estudos adicionais são necessários para melhor compreender a

relação entre o receptor B

e a doença de Alzheimer.

Várias evidências indicam que a resposta inflamatória induzida pela Aβ

no sistema nervoso central envolve a liberação de diversos mediadores, tais

como: citocinas pró-inflamatórias, NO, substâncias reativas do oxigênio e

cininas. Estas, por sua vez, promovem a ativação de vias de sinalização

intracelulares que contribuem para o desenvolvimento e progressão da

doença de Alzheimer (Akiyama et al., 2000; Selkoe, 2002). No presente

estudo foi demonstrado que a administração de uma única dose de Aβ

1-40

promoveu a ativação da resposta inflamatória no sistema nervoso central,

sendo que tal efeito parece contribuir para o declínio das funções cognitivas

de aprendizado e memória. Os resultados apresentados indicam um

processo de dano sináptico e ausência de apoptose. Tais evidências

reforçam a idéia que a disfunção sináptica é um dos primeiros fenômenos na

doença de Alzheimer e precede a morte celular (Selkoe, 2002). Além disso,

através de ferramentas farmacológicas e moleculares foi claramente

demonstrada relação entre a Aβ, o TNF-α, a iNOS, o estresse oxidativo e o

declínio cognitivo. Nossos dados sugerem uma seqüência de eventos, onde

104

o TNF-α, provavelmente através do TNFR1, exerce um papel fundamental na

regulação da expressão da iNOS, das alterações oxidativas e do

conseqüente dano cognitivo induzidos pela Aβ

1-40

. Finalmente, o presente

estudo apresenta dados consistentes acerca da participação dos

receptores B

e B

para as cininas nos prejuízos cognitivos induzidos pela Aβ.

Figura 22 – Papel dos receptores para cininas no dano cognitivo induzido

pela injeção i.c.v. da A

1-40

. A indução e manutenção do dano cognitivo

verificado após a injeção de A

1-40

envolve exclusivemente a participação

do receptor B

no período inicial do processo (até 7 dias). Após longo

período do tratamento (30 dias) o dano cognitivo induzido pela A

1-40

envolve tanto o receptor B

quanto o receptor B

para as cininas.

105

CONCLUSÃO

Em conjunto, os dados do presente estudo sugerem que as vias de

sinalização do TNF-α, da iNOS e das cininas parecem exercer importante

papel no dano cognitivo observado nos primeiros estágios da doença de

Alzheimer. Estudos adicionais que visem caracterizar possíveis substratos

celulares para essas proteínas podem auxiliar no entendimento do papel

que cada uma delas exerce, bem como, indicar alvos potenciais para o

desenvolvimento de fármacos para intervenção da doença de Alzheimer

em humanos.

106

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