Neuroprotection by adenosine receptors in aged rats - role of neuroinflammation

Abstract

As doenças neurodegenerativas são mais prevalentes durante o envelhecimento. Contudo a maioria dos estudos de neuroprotecção destas doenças foram efectuadas usando animais adultos. Ao levar a cabo um estudo de ontogenia a partir do animal jovem adulto até ao animal envelhecido, foi constatado que o envelhecimento causa um desequilíbrio dos sistemas moduladores excitatórios versus inibitórios. A densidade de proteínas pré-sinápticas e dos receptores A1 e CB1 inibitórios diminuiu com a idade, enquanto a densidade dos receptores mGluR5 e P2Y1 facilitatórios se manteve constante e a densidade dos receptores A2A (A2AR) facilitatórios aumentou a partir dos 18-24 meses. A adenosina é um neuromodulador que pode inibir ou facilitar a transmissão sináptica através dos receptores A1 ou A2A respectivamente; ambos estão predominantemente localizados nas sinapses no sistema límbico e no neocórtex. Em situações nocivas para o cérebro adulto ocorre um aumento de níveis extracelulares de adenosina e o bloqueio dos A2AR previne a disfunção sináptica, conferindo neuroprotecção. Foi por isso explorado se o bloqueio dos A2AR previne a disfunção sináptica e défice mnemónico, característicos da doença de Alzheimer. A doença de Alzheimer é caracterizada por um progressivo défice mnemónico, neuroquimicamente por uma acumulação do péptido β-amilóide (nomeadamente, Aβ1-42) e morfologicamente por uma perda inicial de terminais nervosos. Num modelo em roedores da doença de Alzheimer baseado na administração intracerebral do péptido Aβ1-42 solúvel, após 2 semanas os animais (ratos e murganhos) apresentam um défice mnemónico e uma perda de marcadores de terminais nervosos, sem ocorrer morte neuronal, microgliose ou astrogliose; estas alterações foram prevenidas por bloqueio dos A2AR, com o antagonista SCH58261 em ratos, ou aquando da inactivação genética dos A2AR em murganhos. Neste modelo ocorre uma perda preferencial de terminais glutamatérgicos e colinérgicos, e um aumento de terminais GABAérgicos. Estes resultados sugerem uma perda assimétrica de terminais nervosos no hipocampo de murganhos amnésicos. Com o intuito de estudar a influência dos A2AR na perda sináptica induzida pelo péptido A1-42, foi usada uma preparação enriquecida em terminais nervosos: o composto SCH58261 preveniu as alterações na viabilidade e disfunção mitocondrial induzidas pelo péptido, e de igual forma preveniu a sinaptotoxicidade inicial e subsequente perda de viabilidade de neurónios de hipocampo expostos a A1-42. Adicionalmente testou-se quais as vias de sinalização associadas ao controlo de condições neurodegenerativas mediadas pelos A2AR, após a exposição de neurónios em cultura ao Aβ1–42. A neuroprotecção conferida pelo bloqueio A2AR é independente da via do AMP cíclico/PKA e envolve a p38/MAPK. O papel dos A2AR na desregulação do cálcio e disfunção mitocondrial, também associada à toxicidade induzida pelo A1-42 foi igualmente testado. Os neurónios sujeitos a estimulação eléctrica de campo (EFS), em que as células tinham sido previamente incubadas com A1-42, apresentam uma desregulação de cálcio e uma perda do potencial membranar mitocondrial, que não foi alterado pelo SCH58261. O bloqueio dos A2AR não confere protecção em todos os modelos de perca de memória. De facto, nem o SCH58261, nem o KW6002 (outro antagonista do A2AR) preveniram os défices causados quer pela escopolamina ou pelo MK-801, tendo sido apenas efectivos na prevenção do défice mnemónico causado pelo péptido Aβ, em que está descrito a existência de sinaptotoxicidade. Outro mecanismo proposto que parece estar envolvido na neuroprotecção através do bloqueio dos A2AR é o controlo da neuroinflamação, uma hipótese baseada no papel dos A2AR na modulação de respostas inflamatórias no sistema periférico. Em dois modelos in vivo em que a neuroinflamação está presente, observou-se que o SCH58261 evitou a activação de microglia por lipopolissacárido, além de prevenir neurodegeneração induzida por cainato e microgliose associada. No modelo de lesão da via perfurante ocorre um aumento ao longo do tempo do RNA mensageiro de CD11b e A2AR, contudo nem o SCH58261 nem a inibição da adenosina cinase previnem a microglióse neste modelo. Estudos suplementares são necessários para perceber o papel dos A2AR nos processos complexos que estão envolvidos na neuroinflamação. Esta dissertação apresenta evidências da capacidade dos A2AR de controlarem a toxicidade induzida pelo Aβ1–42, envolvendo muito provavelmente o controlo da via p38 MAPK e excluindo a via do AMP ciclíco/PKA, da disfunção mitocondrial ou da desregulação de cálcio. Estes resultados indicam que os A2AR não afectam processos gerais que levam ao défice mnemónico, mas em vez disso têm um papel fundamental em condições neurodegenerativas em que existe uma deterioração sináptica subtil e que consequentemente leva a um défice mnemónico. Um mecanismo alternativo para obter a neuroprotecção conferida pelos A2AR em alguns estímulos crónicos, poderá ser através pelo controlo de neuroinflamação. Os mecanismos deslindados durante esta dissertação poderão contribuir para compreender os efeitos benéficos do consumo da cafeína como estratégia de prevenção de condições neurodegenerativas, sem excluir outros possíveis mecanismos de acção ainda não identificados.