Role of adenosine A₂A receptor in pressure-induced retinal microglia reactivity

Abstract

O glaucoma é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela morte das células ganglionares de retina e atrofia do nervo óptico, sendo a segunda principal causa de cegueira a nível mundial. O aumento da pressão intra-ocular (PIO) é o principal fator de risco para o desenvolvimento desta doença. As atuais opções terapêuticas focam-se na diminuição da PIO, mas apesar do controlo da PIO a doença continua a progredir conduzindo à morte das células ganglionares da retina. Assim sendo, novas abordagens terapêuticas devem ser desenvolvidas para proteger as células ganglionares da retina deforma atenuar a progressão da doença. A neuroinflamação parece desempenhar um papel crucial no desenvolvimento da doença. A ativação das células da microglia e o aumento da produção de mediadores pro-inflamatórios foram descritos em modelos experimentais de glaucoma e em doentes, o que pode contribuir para o processo neurodegenerativo. A adenosina é um neuromodulador do sistema nervoso central exercendo os seus efeitos através de quatro receptores, A1, A2A, A2B, A3. O bloqueio dos recetores A2A confere neuroprotecção em diversos modelos de doenças neurodegenerativas como a isquémia cerebral, as doenças de Parkinson, Alzheimer e Huntington. No cérebro, o bloqueio do recetor A2A previne a ativação das células da microglia, e os antagonistas do recetor A2A têm sido propostos como potenciais candidatos para tratamento de doenças neurodegenerativas em que a neuroinflamação está presente. Neste estudo pretendemos avaliar os efeitos do aumento da pressão hidrostática na reatividade das células da microglia e analisar o efeito do bloqueio dos recetores A2A na prevenção da ativação da microglia desencadeada pelo aumento da pressão hidrostática em culturas primárias de retina, na linha celular de microglia (BV-2) e em culturas organotípicas de retina. A pressão hidrostática elevada, em culturas primárias de retina, levou a um aumento na produção de espécies reactivas de oxigénio, libertação de citoquinas pro-inflamatórias e morte celular. Além disso, a exposição a pressão elevada desencadeou alterações na morfologia da microglia bem como na sua resposta fagocítica, proliferação e migração, avaliadas nos diferentes modelos celulares. Resumo x O bloqueio do recetor A2A diminuiu o stress oxidativo e preveniu as alterações na morfologia, proliferação, migração e fagocitose induzidas pelo aumento da pressão hidrostática. O aumento da pressão hidrostática conduziu a um aumento dos níveis extracelulares de ATP e de adenosina, o que suporta o papel da adenosina e do receptor A2A na resposta da microglia à exposição à pressão hidrostática aumentada. Em síntese, os resultados obtidos mostraram que o bloqueio do recetor A2A controlou a ativação da microglia prevenindo a morte das células da retina, o que sugere que os antagonistas dos A2AR podem ter efeitos benéficos no tratamento do glaucoma.

Glaucoma is the second leading cause of blindness worldwide being elevated intraocular pressure (IOP) the main risk factor for the onset and progression of the disease. Glaucoma is a neurodegenerative disease characterized by retinal ganglion cell (RGC) loss and optic nerve atrophy. Currently, the therapeutic strategies to treat glaucoma patients are focused on IOP control. However, and despite IOP control, in some patients disease still progresses and patients continue to lose vision. Therefore in addition to lowering IOP, new approaches need to be developed aiming the protection of RGCs. Neuroinflammation may contribute to the onset and progression of glaucomatous disease. Activated microglia have been found in patients and experimental glaucoma models, playing a key role in perpetuating the inflammatory milieu by releasing proinflammatory mediators, contributing for the neurodegenerative process. Adenosine is a neuromodulator in the central nervous system acting through four G coupled receptors, A1, A2A, A2B, A3. The blockade of A2AR confers protection in several models of neurodegenerative disorders such as brain ischemia Parkinson’s, Alzheimer’s and Huntington’s diseases. Probably through the control of microglia reactivity. Therefore, A2AR antagonists have been proposed as potential therapeutic options for the treatment of neurodegenerative diseases, in which neuroinflammation plays a role. In this study we aimed to assess the effects of elevated hydrostatic pressure (EHP) in the reactivity of microglia and to investigate whether A2AR blockade can prevent pressure-induced microglia reactivity in primary retinal neural cell cultures, in a microglial cell line (BV-2) and in organotypic retinal cell cultures. The exposure of retinal primary mixed neural cell cultures to EHP reactive oxygen species, cytokine release and cell death. Furthermore, EHP elicited changes in microglia morphology, proliferation, migration and phagocytic response, assessed in the different models. The blockade of the A2AR decreased oxidative stress and prevented changes in microglia morphology, proliferation, phagocytosis and migration induced by EHP. The extracellular levels of ATP and adenosine increased upon EHP, supporting a role for adenosine and A2AR activation in the responses of microglia during exposure to EHP. In summary, our results demonstrated that the blockade of the A2AR was able to control microglia reactivity and afforded protection to retinal cells, suggesting that A2AR antagonists could have beneficial effects for the treatment of glaucoma.