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Efeito de agentes que mimitizam algumas características iniciais da Doença de Alzheimer sobre parâmetros de função astrocítica e no processamento amiloide em culturas primárias de astrócitos
Get PDFOs astrócitos são as células mais numerosas do sistema nervoso central, disfunções dessas células estão relacionas ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. A doença de Alzheimer é a doença neurodegenerativa mais comum e costuma ser diagnosticada em estágios mais avançados, onde os pacientes já apresentam prejuízo cognitivo e perda de memória. Fisiologicamente a doença de Alzheimer é caracterizada pela formação de placas amiloides, devido ao acúmulo de peptídeo βA e formação de emaranhados neurofibrilares, resultantes da hiperfosforilação da proteína neuronal tau. Muitos estudos relacionam o início do desenvolvimento da doença com a presença de outras patologias e disfunções. Um dos fatores de risco para o desenvolvimento da doença de Alzheimer é o diabetes mellitus tipo 2, que entre outras alterações, aumenta a glicação de proteínas, o que pode ser mimetizado in vitro pelo metilglioxal (MG), que é um composto propagador de reações desse tipo. Sabe-se também que nos estágios iniciais da doença de Alzheimer pode ocorre uma diminuição do metabolismo de glicose no sistema nervoso central, ou ainda o desenvolvimento de inflamação, fenômenos que podem ser induzidos em astrócitos in vitro por exposição a fluorocitrato (FC) e lipopolissacarídeo (LPS), respectivamente. Um dos modelos animais da doença de Alzheimer esporádica mais usados é o de administração intracerebroventricular de estreptozotocina (STZ), composto que induz o desenvolvimento de alterações patológicas características desta doença. A deposição das placas amiloides ocorre pelo acúmulo do peptídeo β-amiloide após a clivagem da proteína precursora amiloide, através da ação da enzima β-secretase. Os astrócitos possuem enzimas que estão envolvidas na degradação deste peptídeo, como a neprilisina (NEP) e a enzima de degradação da insulina (IDE) e a redução da atividade destas duas enzimas já foi relacionada ao acúmulo de β-amiloide. Apesar disso, ainda não se sabe a relação entre os mecanismos envolvidos no aumento da produção do peptídeo com a diminuição de sua depuração. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da exposição de agentes que mimetizam algumas características iniciais da doença de Alzheimer em astrócitos sobre parâmetros de função astrocítica, bem como a expressão das enzimas de degradação do peptídeo β-amiloide. As culturas primárias de córtex de ratos Wistar neonatos foram expostas a MG (5, 50 ou 500 µM), FC (1, 10 ou 100 µM), LPS (0,1; 1 ou 10 µg/mL) ou STZ (2,5; 25 ou 250 µM) e após 24h foram avaliados parâmetros astrocíticos e a expressão de proteínas relacionadas ao processamento amiloide. Nossos resultados mostraram que todos os insultos testados foram capazes, em diferentes concentrações, de diminuir a secreção da proteína S100B, aumentar o conteúdo de GFAP e aumentar a atividade de GS nas culturas de astrócitos. Entretanto, apenas LPS e STZ foram capazes, nas concentrações mais altas, de diminuir a expressão da enzima IDE e apenas a STZ aumentou a expressão de βA. Dessa forma mostramos que esses diferentes tipos de insultos (glicante, inflamatório ou metabólico) podem ter efeitos similares em astrócitos, ao menos no que se refere aos parâmetros astrocíticos avaliados, porém em relação ao processamento amiloide apenas o LPS e a STZ foram capazes de causar alterações.Astrocytes are the most numerous cells in central nervous system and dysfunction of these cells are related to development of neurodegenerative diseases. Alzheimer’s disease is the most common neurodegenerative disease and usually is diagnosed in more advanced stages, in which patients have cognitive impairment and memory loss. Physiologically, Alzheimer’s disease is characterized by amyloide plaques formation due to Aβ deposition and neurofibrillary tangles formation resulting from hyperphosphorylation of the neuronal protein tau. Many studies relate the beginning of the development of the disease with the presence of other pathologies and dysfunctions. Diabetes mellitus type 2 is a risk factor for Alzheimer’s disease. Among other changes, the increase in protein glication can be mimic in vitro by methylglyoxal (MG), which is able to spread reactions of this type. It is known that in the pre-clinical phase of Alzheimer’s disease occur a decrease in central nervous system glucose metabolism and neuroinflammation, that can be induced in vitro by fluorocitrate (FC) and lipopolysaccharide (LPS) exposure, respectively. One of the animal models of sporadic Alzheimer’s disease most used is based on an intracerebroventricular streptozotocin (STZ) administration, which can induces the development of some characteristic pathologic alterations of this disease. Amyloide plate deposition occurs by Aβ peptide accumulation after cleavage of amyloid protein precursor, by β-secretase enzyme. Astrocytes are involved in this peptide degradation by neprilysin (NEP) and insulin degrading enzyme (IDE). The decrease of the activity of these enzymes have already be related to Aβ accumulation. Despite that it is still not known the relationship between the mechanisms involved in the increase of peptide production and its clearance. Thus, the objective of this work was evaluated the effects of mimicking agents of some initial characteristics of Alzheimer’s disease in astrocytes. Primary cultures of astrocytes were exposed to MG (5, 50 or 500 µM), FC (1, 10 or 100 µM), LPS (0,1, 1 or 10 µg/mL) or STZ (2,5, 25 or 250 µM) for 24 h before astrocytic parameters and amyloid processing proteins evaluation. Our data showed that all insults were capable of decrease S100B protein secretion, increase GFAP content and GS activity. However, only LPS and STZ could decrease IDE expression and only STZ could increase Aβ expression. Therefore, we showed that different insult (glycant, inflammatory or metabolic) can have similar effects in astrocytcic parameters, however in relation to amyloide processing, only LPS and STZ were able to cause changes
O exercício físico e sua relação com o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e a plasticidade sináptica : uma revisão bibliográfica
Get PDFO exercício físico é capaz de produzir inúmeros benefícios, bem conhecidos, ao músculo esquelético, tais como o aumento da força e da capacidade de produção de energia. Sua prática regular pode preservar ou retardar a aparição de várias doenças. Além disso, o exercício físico melhora a função cognitiva e o humor de pessoas fisicamente ativas. Nas últimas duas décadas, desde quando se descobriu que o exercício físico aumenta a expressão de uma proteína chamada fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) no cérebro de ratos, um grande número de pesquisas foram destinadas a estabelecer uma conexão entre exercício físico, os níveis dessa neurotrofina e os seus efeitos benéficos no cérebro de animais e humanos. Recentemente foi demonstrado que uma sessão de exercício é capaz de aumentar a concentração de BDNF sérico e plasmático de uma maneira transitória em humanos, além de ocorrer um aumento na expressão de BDNF no músculo esquelético. Nesta revisão será abordado o efeito agudo e crônico de vários tipos de exercício físico sobre a expressão de BDNF no cérebro, no músculo esquelético, bem como sua concentração sanguínea. Ainda será apresentada a ação do BDNF em seu receptor de alta afinidade, TrkB, que pode explicar um dos mecanismos pelo qual o exercício físico age na plasticidade sináptica. Estudos recentes mostraram que há um potencial benefício no aumento da expressão de BDNF e liberação do mesmo pelo cérebro e alguns tecidos periféricos, induzidas pelo exercício físico, resultando em uma melhora no funcionamento cerebral, através de uma melhora na plasticidade sináptica no hipocampo.Physical exercise is well known to produce uncountable benefits to skeletal muscle, such as, increasing of strength and energy production capacity. Its regular practicing can preserve or retard the appearing of many diseases. Moreover, physical exercise enhances cognitive function and mood of physically active people. In the past two decades, since the upregulation of a protein called brain derived neurotrophic factor (BDNF) by physical exercise was discovered in the rat brain, a huge amount of researches have focused on establishing a link among physical exercise, BDNF levels and its beneficial effects on animal and human brain. Recently it was shown that one single bout of exercise is able to increase the concentration of serum and plasma BDNF in a transitory way, besides an increasing expression of BDNF in the skeletal muscle. This review will bring up the acute and chronic effect of many types of exercise on BDNF expression in the brain and skeletal muscle, as well as its blood concentration. Furthermore it will be presented BDNF action in its high affinity receptor, TrkB, which can explain one of the mechanisms by which physical exercise acts on synaptic plasticity. Recent studies showed a potential benefit of exercise-induced BDNF expression and BDNF release from the brain and some peripheral tissues, resulting on improvement of brain functioning through hippocampal synaptic plasticity
Obesidade : um enfoque na inflamação periférica e central
Get PDFO objetivo do presente estudo é sumarizar os achados na literatura acerca do estado inflamatório encontrado na obesidade, enfocando as vias pelas quais ocorre em tecidos periféricos e centrais. A metodologia constou de uma revisão bibliográfica não sistemática sobre o estado inflamatório encontrado na obesidade, bem como as vias pelas quais ocorre em tecidos periféricos e centrais. Foram coletados artigos indexados no Portal de Periódicos CAPES e na base de dados Pubmed. Inicialmente foram utilizados os descritores "inflammation", "obesity" e "brain" e, posteriormente, foi realizada uma seleção manual dos artigos considerados relevantes. A resposta inflamatória encontrada no estado de obesidade é de natureza diferente ao paradigma clássico. O gatilho inflamatório na obesidade é metabólico e causado pelo consumo excessivo de nutrientes. Estudos mostraram que a inflamação metabólica, sob o excesso nutricional prolongado, está relacionada com a indução de diversas tensões intracelulares, como o estresse oxidativo mitocondrial, o estresse de retículo endoplasmático e o defeito na autofagia. Os receptores do tipo Toll-Like e a via do fator nuclear NF-κB também estão envolvidos nesse processo inflamatório. As células metabólicas especializadas (como os adipócitos) são responsáveis por sustentar o insulto e sua resposta inicia o processo inflamatório, mediando a interface entre a causa metabólica e sua consequência inflamatória, danificando a homeostase metabólica. Já se sabe que uma variedade de citocinas inflamatórias, além do TNF-α, estão aumentadas nos tecidos em obesos, incluindo interleucinas, como a IL- 6, a IL-1β e a CCL2, entre outras. O fígado, o pâncreas, o cérebro e, possivelmente, o músculo apresentam aumento da inflamação na obesidade. Foi identificado que as c-jun N-terminal cinases e a cinase do inibidor do fator de transcrição NF-kB são os principais contribuintes intracelulares na indução da inflamação em tecidos metabólicos. O sensor imune conhecido como inflamassomo e os receptores do tipo Toll-Like (TLRs) do sistema imune inato também estão ativados em tecidos obesos comparados aos controles eutróficos. Em suma, muitas vias de sinalização em células metabólicas podem ser ativadas mediante o excesso de nutrientes, estimulando a resposta inflamatória. Mesmo que pouco se saiba acerca desse campo, é fato que existe um quadro inflamatório na obesidade e que ele causa efeitos no sistema nervoso central. No entanto, mais estudos são necessários para que se possa quantificar a extensão da relação entre a quantidade de tecido adiposo, as vias envolvidas e o efeito da inflamação nos diferentes tecidos corporais
Efeito de ácidos graxos saturados e poli-insaturados em cultura primária de astrócitos de ratos Wistar neonatos
Get PDFA ingestão de ácidos graxos na forma de gordura proveniente da dieta tem aumentado nos últimos anos, principalmente na forma de gordura saturada. Tem sido observado que ácidos graxos saturados podem causar a liberação de citocinas em diversos tecidos e células. Além disso, em indivíduos obesos, tem se observado que há uma inflamação crônica e de baixo grau, que poderia ter entre seus causadores os ácidos graxos provenientes da dieta. Já os ácidos graxos poli-insaturados têm sido citados como sendo neuroprotetores devido a suas propriedades anti-inflamatórias e anti-apoptóticas. A barreira hematoencefálica (BHE) é um dos principais fatores que regulam a captação dos ácidos graxos no sistema nervoso central (SNC). A captação de ácidos graxos pelo cérebro é seletiva, priorizando a entrada de ácidos graxos poli-insaturados e suprimindo a entrada de ácidos graxos saturados. Além disso, a quantidade relativa de ácidos graxos no sangue pode afetar o grau de penetração desses no SNC. Existem diversas condições onde há aumento na permeabilidade da BHE e, nessas situações, o SNC pode ficar mais exposto a substâncias que normalmente não estão presentes ou estão em baixas concentrações, como os ácidos graxos saturados de cadeia longa. Dessa forma, é importante que se analise os efeitos dessas substâncias em células cerebrais. Os astrócitos são células presentes no SNC caracterizadas por expressarem e secretarem a proteína S100B e por expressarem a proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Os astrócitos captam glutamato e o metaboliza através da enzima glutamina sintetase (GS), formando glutamina, um processo importante para evitar o acúmulo de glutamato e excitotoxicidade. Essas células são muito resistentes ao estresse oxidativo devido ao seu alto conteúdo de glutationa reduzida (GSH). Em condições patológicas, os astrócitos liberam o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), e a produção dessa citocina é um importante componente da resposta neuroinflamatória que está associada com muitas desordens neurológicas. Os astrócitos possuem o receptor para produtos finais de glicação avançada (RAGE), que tem entre seus ligantes a S100B e sua ativação está envolvida na resposta inflamatória imediata. O receptor tipo toll 4 (TLR4) também está presente nessas células e ligado à resposta inflamatória. A ciclooxigenase 2 (COX-2) é uma enzima associada à inflamação e sua indução é responsável por desencadear muitas citocinas e mediadores inflamatórios presentes em diversos tipos celulares. Utilizando cultura primária de astrócitos de ratos Wistar, nós investigamos a ação dos ácidos graxos saturados e insaturados sobre parâmetros função de astrocitária, oxidativos e inflamatórios. Nosso estudo não encontrou alterações na viabilidade e integridade celular. Observamos um aumento dose-dependente na secreção de S100B nos astrócitos incubados apenas com o ácido palmítico. Não encontramos alterações para nenhum ácido graxo no conteúdo de GFAP, GSH ou captação de glutamato. Para o ácido linoleico observamos um aumento na atividade da GS e na oxidação do DCF. A secreção de TNF-α aumentou para os ácidos graxos saturados e não se alterou para os poli-insaturados. O conteúdo de COX-2, TLR4 e RAGE não foi alterado. Nossos resultados reforçam os dados de que ácidos graxos saturados, e não os insaturados, causam aumento na liberação de citocinas e podem contribuir para o processo neuroinflamatório encontrado em condições de aumento na permeabilidade da BHE. Além disso, verificamos que nem toda inflamação desencadeia aumento na secreção de S100B, visto que só tivemos esse comportamento para o ácido palmítico. Nossos resultados também reforçam o potencial terapêutico do ácido linoleico, que poderia desencadear adaptações nos astrócitos com possíveis benefícios para pacientes acometidos por patologias que envolvam a excitotoxicidade glutamatérgica.The intake of fatty acids in the form of fat from the diet has increased in recent years, especially in the form of saturated fat. It has been observed that saturated fatty acids can cause the release of cytokines in various tissues and cells. Furthermore, in obese individuals, it has been observed a chronic and low-grade inflammation, which could have among their causers the diet fatty acids. Polyunsaturated fatty acids have been considered neuroprotective because of their antiinflammatory and antiapoptotic properties. The blood-brain barrier (BBB) is one of the major factors regulating the uptake of fatty acids in the central nervous system (CNS). The brain uptake of fatty acids is selective, prioritizing the entry of polyunsaturated fatty acids and suppressing the entry of saturated fatty acids. In addition, the relative amount of fatty acids in the blood can affect the degree of penetration of these into the CNS. There are several conditions where there is an increase in BBB permeability and in these situations the CNS may be more exposed to substances that are not normally present or are in low concentrations, such as saturated long chain fatty acids. Thus, it is important to analyze the effects of these substances in brain cells. Astrocytes are cells present in the CNS characterized by expressing and secreting the S100B protein and by expressing the glial fibrillary acidic protein (GFAP). Astrocytes uptake glutamate and metabolize it through the glutamine synthetase (GS) enzyme, forming glutamine, an important process to avoid the accumulation of glutamate and excitotoxicity. These cells are very resistant to oxidative stress because of their high reduced glutathione content (GSH). In pathological conditions, astrocytes release tumor necrosis factor alpha (TNF-α), and the production of this cytokine is an important component of the neuroinflammatory response that is associated with many neurological disorders. Astrocytes have the receptor for advanced glycation endproducts (RAGE), which has among its ligands S100B and its activation is involved in the immediate inflammatory response. The tolllike receptor 4 (TLR4) is another receptor present in these cells, which is also linked to the inflammatory response. The cycloxygenase-2 (COX-2) is an enzyme associated with inflammation and its induction is responsible for triggering many cytokines and inflammatory mediators in many cell types. Using astrocyte primary cultures from Wistar rats, we investigated the effect of saturated and unsaturated fatty acids on astrocytic function and oxidative and inflammatory parameters. Our study found no changes in cell viability and integrity. We observed a dose-dependent increase in S100B secretion in astrocytes incubated only with palmitic acid. We did not find alterations from fatty acids in the content of GFAP and GSH as well as uptake of glutamate. For linoleic acid, we observed an increase in GS activity and in DCF oxidation. TNF-α secretion increased to the saturated fatty acids and did not change for polyunsaturated. The contents of COX-2, TLR4 and RAGE did not change. Our results reinforce the data that saturated fatty acids, and not unsaturated, cause an increase in the release of cytokines and may contribute to the neuroinflammatory process found under conditions of increase in BBB permeability. In addition, we found that inflammation not always triggers an increase in S100B secretion, since we only had this behavior for palmitic acid. Our results also reinforce the therapeutic potential of linoleic acid, which could trigger adaptations in astrocytes with possible benefits for patients affected by pathologies involving glutamatergic excitotoxicity
Investigação do papel da curcumina na neuroinflamação induzida por lipopolissacarídeo
Get PDFA neuroinflamação é uma característica central de doenças neurodegenerativas, como as doenças de Alzheimer e Parkinson. No sistema nervoso central (SNC), a resposta inflamatória é realizada por células da glia, com destaque aos astrócitos e a microglia. Os astrócitos, além de responsáveis pela manutenção da barreira hematoencefálica (BHE), homeostase iônica, metabolismo energético, metabolismo glutamatérgico e proteção antioxidante em condições fisiológicas, atuam como protagonistas na resposta inflamatória. Durante a neuroinflamação, os astrócitos, modulam o fluxo sanguíneo, diminuem o suporte trófico aos neurônios, aumentam a infiltração de células imunes e amplificam as respostas inflamatórias por meio da regulação positiva da produção de citocinas. Diversas moléculas têm sido propostas para atenuar a resposta inflamatória no contexto de doenças cerebrais, com destaque aos compostos bioativos. Na busca por compostos bioativos candidatos a exercer um papel anti-inflamatório que poderiam agir tanto de uma forma protetora, ou seja, em conjunto com hábitos de vida saudáveis para reduzir riscos de saúde futuros, quanto como alvo da tecnologia farmacêutica para dar origem a novos medicamentos, se destaca a curcumina. A curcumina é um polifenol presente na Curcuma longa, com capacidade anti-inflamatória e antioxidante bem descrita em tecidos periféricos, mas pouco explorada em células do SNC. Apesar de sua baixa biodisponibilidade, a curcumina é capaz de atravessar a BHE. Por esse motivo, o primeiro objetivo desta tese foi caracterizar os efeitos da curcumina e da piperina, uma molécula presente na pimenta preta, com possível efeito sinérgico à curcumina, em culturas primárias de astrócitos em condições basais e inflamatórias. O segundo objetivo foi investigar os efeitos da administração oral de curcumina em um modelo de neuroinflamação em ratos, induzido por uma injeção de lipopolissacarídeo (LPS) intracerebroventricular, para avaliar se os efeitos encontrados em astrócitos seriam reprodutíveis em modelo animal. Nossos resultados mostraram que a curcumina foi capaz de modular funções de astrócitos mesmo em condições basais, aumentando o conteúdo de GSH e GFAP, além de reduzir a secreção de S100B. Em condições inflamatórias provocadas por LPS, tanto a curcumina quanto a piperina reduziram a secreção de TNF-α, mostrando um importante efeito anti-inflamatório. Apenas a piperina reverteu o aumento de GFAP causado pelo LPS, enquanto a curcumina potencializou o efeito do LPS no que diz respeito à secreção de S100B. Nossos resultados em um modelo animal de neuroinflamação demonstraram que a curcumina foi capaz de atenuar o déficit locomotor causado pelo LPS, mesmo não reduzindo a perda de peso, redução do consumo hídrico e anedonia observados no modelo. Além disso, a curcumina reduziu a sinalização inflamatória através da redução do conteúdo de IL-1β e imunoconteúdo de COX-2 e Iba-1 no tecido hipocampal, reforçando o efeito anti-inflamatório observado no modelo in vitro. Por fim, a curcumina administrada via oral foi capaz de reduzir o conteúdo de S100B no líquido cefalorraquidiano e reestabelecer a proteção antioxidante através do aumento do conteúdo de GSH, ambos parâmetros afetados pela administração central de LPS. Nossos resultados reforçam o efeito anti-inflamatório da curcumina e o potencial terapêutico desta molécula. Além disso, destacamos que os astrócitos são parte importante da ação da curcumina, portanto, novos estudos investigando alvos moleculares da curcumina em astrócitos devem ser realizados, especialmente no que diz respeito à sinalização da proteína S100B.Neuroinflammation is a central feature of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s and Parkinson's disease. In the central nervous system (CNS), the inflammatory response is carried out by glial cells, especially astrocytes and microglia. Astrocytes are not only responsible for maintaining the blood-brain barrier integrity (BBB), ionic homeostasis, energy metabolism, glutamatergic metabolism, and antioxidant protection under physiological conditions but act as protagonists in the inflammatory response. During neuroinflammation, astrocytes modulate blood flow, decrease trophic support to neurons, increase immune cell infiltration, and amplify responses through upregulation of cytokine production. Several molecules have been proposed to attenuate inflammation in the context of brain disease, such as bioactive compounds. In the search for candidate bioactive compounds to exert anti-inflammatory protection that could act both in a preventive way, that is, in conjunction with healthy living habits to reduce future health risks, and as a target of pharmaceutical technology to develop new medicines, curcumin stands out. Curcumin is a polyphenol present in Curcuma longa, with well described anti-inflammatory and antioxidant capacity in peripheral tissues. Despite its low bioavailability, curcumin is able to cross the BBB. For this reason, the first objective of this thesis was to characterize the effects of curcumin and piperine, a molecule found in black pepper with possible synergistic effects with curcumin, in primary cultures of astrocytes under basal and inflammatory conditions. The second objective was to investigate the effects of oral administration of curcumin in an animal model of neuroinflammation, induced by an intracerebroventricular injection of lipopolysaccharide (LPS), to assess whether the effects found in astrocytes would be reproducible in an animal model. Our results demonstrated that curcumin was able to modulate astrocyte functions under basal conditions, increasing the content of GSH and GFAP, in addition to reducing the secretion of S100B. In inflammatory conditions provoked by LPS, both curcumin and piperine reduced the secretion of TNF-α, showing an important anti-inflammatory effect. Only piperine reversed the increase in GFAP caused by LPS, while curcumin potentiated the effect of LPS with regard to the secretion of S100B. In our animal model of neuroinflammation, curcumin was able to attenuate the locomotor deficit caused by LPS, even though it did not attenuate weight loss, reduced water consumption, and anhedonia. Furthermore, curcumin reduced inflammatory signaling by reducing the content of IL-1β and the immunocontent of COX-2 and Iba-1 in the hippocampus, reinforcing the anti-inflammatory effect observed in the in vitro model. Finally, orally administered curcumin was able to reduce the content of S100B in the cerebrospinal fluid and restore antioxidant protection by increasing the content of GSH, both parameters affected by the central administration of LPS. Our results reinforce the anti-inflammatory effect of curcumin and the therapeutic potential of this molecule. Furthermore, we emphasize that astrocytes play an important role in the activity of curcumin, therefore, further studies investigating molecular targets of curcumin in astrocytes should be carried out, especially regarding S100B protein signaling
Efeito da curcumina e piperina, compostos presente no curry, em cultura primária de astrócitos de ratos Wistar em condições normais ou inflamatórias
Get PDFA curcumina é o componente mais estudado presente na Curcuma longa, que é um dos principais compostos do curry. A curcumina é um agente com ação antioxidante e anti-inflamatória, sendo responsável por diminuir a secreção de citocinas pro-inflamatórias e inibir fatores de transcrição envolvidos na sinalização inflamatória. Apesar de seus efeitos benéficos, a curcumina possui uma baixa biodisponibilidade oral, o que dificulta seu uso terapêutico. Assim como a curcumina, a piperina também é encontrada no curry e, interessantemente, a ingestão concomitante desses dois compostos parece aumentar a biodisponibilidade oral da curcumina em cerca de 20 vezes devido ao seu efeito de inibir o processo de glicuronidação intestinal sofrido por ela. A piperina é o principal componente da pimenta preta (Piper nigrum), e também possui ação anti-inflamatória. A curcumina e a piperina são capazes de atravessar a barreira hemato-encefálica em modelos de inflamação in vivo. Em doenças neurodegenerativas, a resposta inflamatória participa do processo patológico, sendo ativada em resposta ao dano neurológico. Especificamente no sistema nervoso central, a resposta ao dano é mediada principalmente pela microglia e pelos astrócitos, sendo os astrócitos importantes no processo de recuperação após a lesão, dando suporte aos neurônios para a manutenção de contatos sinápticos. Os astrócitos também atuam na detoxificação da amônia e do glutamato, reciclando o mesmo para o neurônio, por meio da enzima glutamina sintetase. Ainda, atuam na resposta antioxidante cerebral, através da síntese de glutationa. Apesar da importância dos astrócitos na manutenção do sistema nervoso central e dos efeitos anti-inflamatórios periféricos da piperina e da curcumina, poucos estudos têm sido realizados sobre os efeitos dos compostos em parâmetros de funções astrocíticas. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da curcumina ou piperina, bem como a ação conjunta desses dois compostos em astrócitos em condições basais ou inflamatórias. Para isso, utilizamos culturas de astrócitos corticais de ratos Wistar neonatos, que cresceram até a confluência (21 dias) em meio de cultivo suplementado com soro fetal bovino. Em condições basais, a concentração de 50 μM de curcumina aumentou o conteúdo de glutationa, sugerindo melhora no perfil antioxidante celular. Ainda, a mesma concentração diminuiu a secreção de S100B e aumentou o conteúdo de GFAP. A piperina não demonstrou alteração nos parâmetros avaliados em condições basais. Em condições inflamatórias, tanto a curcumina e a piperina isoladamente quanto a combinação dos dois compostos reverteu a níveis basais o aumento da secreção de TNF-α causado pelo LPS. A piperina demonstrou reverter o aumento do conteúdo de GFAP causado pelo LPS. Apesar de não demonstrarem efeitos sinérgicos, a curcumina e a piperina mostraram efeitos complementares importantes. Portanto, a utilização dos dois compostos juntos, em nosso estudo, resultou em efeitos biológicos relevantes e promissores para a proteção anti-inflamatória no sistema nervoso central.Curcumin is the most studied component of Curcuma longa and is one of the main curry compounds. Curcumin is an agent with antioxidant and anti-inflammatory action, decreasing the secretion of pro-inflammatory cytokines and activation of transcription factors involved in inflammatory signaling. Despite its beneficial effects, curcumin has a low oral bioavailability, which makes its therapeutic use difficult. As curcumin, piperine is also found in curry and, interestingly, the concomitant intake of these two compounds appears to increase the oral bioavailability of curcumin by about 20-fold due to piperine inhibiting effect on the intestinal glucuronidation process undergone by it. Piperine is the main component of black pepper (Piper nigrum), and also has anti-inflammatory effects. Curcumin and piperine are able to cross the blood-brain barrier in in vivo inflammation models. In neurodegenerative diseases, the inflammatory response participates in the pathological process, being activated as a response to neurological damage. Specifically in the central nervous system, the response to damage is mediated primarily by microglia and astrocytes, being the astrocytes important to support neurons after injury in order to maintain long-term synaptic contacts. Astrocytes also act in the detoxification of ammonia and glutamate, recycling it to the neuron, through the action of the enzyme glutamine synthetase. Furthermore, they act on the brain antioxidant response, through the synthesis of glutathione. Despite the importance of astrocytes in the maintenance of the central nervous system and the peripheral anti-inflammatory effects of piperine and curcumin, there are not many studies been carried out on the mechanisms of action of these compounds in parameters of astrocytic functions. Thus, the objective of this work was to evaluate the effect of curcumin or piperine, as well as the combined action of these two compounds in astrocytes under basal or inflammatory conditions. We used primary astrocyte culture obtained from cortices of newborn Wistar rats, which were allowed to reach confluence (21 days) in culture medium supplemented with fetal calf serum. At basal conditions, the concentration of 50 μM curcumin increased glutathione content, suggesting an improvement in the cellular antioxidant profile. Furthermore, the same concentration decreased the secretion of S100B and increased GFAP content. Piperine did not alter any of the parameters evaluated in basal conditions. Under inflammatory conditions, both curcumin and piperine alone or combined reversed, at baseline levels, the increased secretion of TNF-α induced by LPS. Piperine was shown to reverse the increase in GFAP content caused by LPS. Although curcumin and piperine did not demonstrate synergistic effects, they showed important complementary effects. Therefore, the use of these two compounds together in our study resulted in relevant and promising biological effects for anti-inflammatory protection in the central nervous system
Investigação do papel dos astrócitos nas fases iniciais da doença de Alzheimer : curcumina como estratégia protetora e avaliação dos seus mecanismos moleculares
Get PDFAs doenças neurodegenerativas são condições complexas e multifatoriais, frequentemente diagnosticadas em estágios avançados, quando os sintomas já são graves. Entretanto, anos antes do aparecimento dos sintomas, o sistema nervoso central apresenta condições como prejuízo na sinalização de insulina, disfunções no metabolismo de glicose, neuroinflamação e aumento da deposição de proteínas, como o peptídeo β-amiloide na doença de Alzheimer (DA). A DA é a forma mais comum de neurodegeneração, mas, apesar do extensivo conhecimento sobre suas características fisiopatológicas e sintomas clínicos, os mecanismos iniciais de seu desenvolvimento ainda não são completamente compreendidos. Os astrócitos, células importantes para a manutenção da homeostase cerebral, têm se destacado no contexto do estudo das doenças neurodegenerativas, exercendo um papel crucial desde suas fases iniciais. Dado o desafio do diagnóstico precoce e a importância de compreender as alterações iniciais na DA, a identificação de novos alvos terapêuticos que intervenham nesses estágios é fundamental. Nesse contexto, a curcumina, um polifenol presente na Curcuma longa, emerge como uma molécula promissora, devido a sua capacidade de atuar em múltiplos alvos e potenciais efeitos contra amiloidogênese, inflamação e estresse oxidativo no cérebro. Por este motivo, este trabalho teve como objetivo avaliar as alterações iniciais da DA in vivo e in vitro, bem como o potencial papel preventivo da curcumina nesses estágios. Inicialmente, buscando entender o papel dos astrócitos nos mecanismos iniciais associados à neurodegeneração, induzimos algumas dessas alterações em culturas de astrócitos, como o prejuízo do metabolismo energético, utilizando metilglioxal (MG), que induz a um aumento de reações de glicação ou fluorocitrato (FC), um inibidor da produção de ATP em astrócitos; a neuroinflamação, utilizando lipopolissacarídeo (LPS); e também utilizamos a estreptozotocina (STZ), uma indutorade modelo animal da DA. Nossos resultados mostraram que nessas condições os astrócitos têm suas funções alteradas, contribuindo para a progressão de distúrbios cerebrais como os observados na DA. Além disso, os resultados da STZ in vitro sugerem que ela é um modelo adequado para o estudo do papel dos astrócitos na DA. Ao explorar as fases iniciais do modelo animal da DA induzido por STZ e utilizando a curcumina como estratégia preventiva para alterações iniciais, observamos que, após uma semana da injeção de STZ não houve déficit cognitivo, mas foram observadas alterações em funções características de astrócitos, bem como alterações na via do PPARγ, quando comparados com 4 semanas após a administração de STZ. A curcumina, por sua vez, desempenhou um papel protetor majoritariamente nas fases iniciais do modelo, após 1 semana da indução, via um mecanismo que envolve, ao menos em parte, a regulação de PPARγ. Por fim, utilizando o modelo in vitro da STZ, confirmamos a importante ação da curcumina na via do PPARγ nas células astrocíticas no contexto inicial da DA. Nossos resultados evidenciam a importância dos astrócitos e da via do PPARγ nas fases iniciais da DA, além de sugerir a curcumina como uma candidata potencial para estratégias preventivas e para o desenvolvimento de novos fármacos baseados em sua estrutura para o tratamento da DA.Neurodegenerative diseases are complex and multifactorial conditions, diagnosed mostly in advanced stages when symptoms become severe. However, years before symptoms manifest, conditions such as impaired insulin signaling, disruptions in glucose metabolism, neuroinflammation, and increased protein deposition can be found in the central nervous system such as β-amyloid in Alzheimer’s disease (AD). AD is the most common form of neurodegeneration, but the initial mechanisms of its development remain incompletely understood, despite extensive knowledge of its pathophysiological characteristics and clinical symptoms. Astrocytes, essential cells for maintaining cerebral homeostasis, have been pivotal in neurodegenerative disease research, playing a crucial role from the early stages of AD. With the challenge of early diagnoses, it is imperative to understand the initial changes in AD, identifying new therapeutic targets. In this context, curcumin, a polyphenol found in Curcuma longa, emerges as a promising molecule due to its ability to act on multiple targets and potential effects against amyloidogenesis, inflammation, and oxidative stress in the brain. For this reason, this study aimed to evaluate early AD changes in vivo and in vitro and the potential preventive role of curcumin in these stages. First, to understand the role of astrocytes in the initial mechanisms associated with the neurodegeneration processes we induced some of these alterations in cultured astrocytes, such as energy metabolism, using methylglyoxal (MG) which induces increased glycation reactions, or fluorocitrate (FC), an inhibitor of ATP production in astrocytes; neuroinflammation using lipopolysaccharide (LPS); and streptozotocin (STZ), which induces an animal model of AD. Our findings indicate that these conditions alter astrocyte functions, contributing to the progression of brain disorders like AD. Additionally, results from the STZ in vitro model suggest its suitability for studying the role of astrocytes in AD. After that, exploring the early stages of the STZ-induced AD animal model and using curcumin as a preventive strategy for these initial changes, we did not observe cognitive deficits one week post-STZ injection, but animals showed changes in astrocyte functions and the PPARγ pathway. In this condition, curcumin demonstrated a protective role in the early stages of the model, possibly through PPARγ regulation. Finally, using the in vitro STZ model, we confirmed the significant action of curcumin on the PPARγ pathway in astrocytic cells in the early AD context. These results highlight the importance of astrocytes and the PPARγ pathway in the early stages of AD, while suggesting curcumin as a potential candidate for preventive strategies and in the development of new drugs for treating AD
Efeito do exercício físico em indivíduos com diabetes : uma revisão bibliográfica
Get PDFO presente estudo é uma revisão bibliográficas sobre no que consiste a doença diabetes mellitus, sua etimologia, suas complicações, efeitos no organismo, os hormônios envolvidos nesta síndrome como a insulina. Este trabalho descreve o mecanismo de ação da insulina, bem com, onde é produzida e absorvida e no caso de os diabéticos entender como ministrar esse medicamento. A pesquisa aponta os diversos malefícios que essa doença causa aos seus acometidos, mas também descreve como pode ser feito a prevenção do diabetes mellitus. Como uma das formas de tratamento esta pesquisa aponta os benefícios da prática regular de exercícios físicos, decorre sobre os diversos mecanismo ativados durante a treinamento físico, diferenças entre o treinamento físico aeróbio e o treinamento de força e ainda o tipo de treino mais indicado para as diversas complicações provenientes do diabetes mellitus. Por fim, esta pesquisa destaca o quanto à Educação física escolar, utilizando dos seus dois períodos semanais, para passar exercícios práticos, oferecendo opções para as crianças se exercitarem de forma correta, pode ter um papel importante na prevenção e até como forma coadjuvante de tratamento do diabetes mellitus.This study is a bibliographic review of what is diabetes mellitus disease, its etymology, its complications, effects on the body, the hormones involved in this syndrome such as insulin. This paper describes the mechanism of action of insulin, as well as where it is produced and absorbed and in the case of diabetics understand how to administer this drug. The research shows the various evils that this disease causes to their affected but also describes how can be done to prevent diabetes mellitus. As one of the ways of treating this research shows the benefits of regular physical exercise, runs on the various activated mechanism during physical training, differences between aerobic exercise and strength training and also the most suitable type of workout for various complications arising from diabetes mellitus. Finally, this research highlights how the Physical education may have an important role in preventing and even as an adjunct form of treatment of diabetes mellitus
Caracterização funcional de modelos de cultura de astrócitos e mecanismo de internalização da proteína s100b
Get PDFOs astrócitos são células gliais do sistema nervoso central (SNC) que, entre diversas funções, tem um importante papel na manutenção do ambiente extracelular, removendo neurotransmissores e íons os quais podem ser tóxicos em altas concentrações. Estas células estão envolvidas em diversas doenças neurodegenerativas e representam um importante alvo de estudo para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas. A técnica de cultura primária (CP) de astrócitos de ratos é amplamente utilizada como modelo para o estudo de características mecânicas e bioquímicas dessa célula em um sistema isolado. Alternativamente, astrócitos imortalizados por transfecção (AI) e a linhagem C6 de rato (C6) são usados como modelo astrocítico, uma vez que são células mais homogêneas, além de serem de fácil e rápida manipulação. No entanto, apesar de resultados divergentes serem encontrados na literatura, existe uma carência de estudos comparativos entre estes três modelos experimentais. A escolha de um modelo adequado para o estudo destas células nos permitiria estudar de forma mais precisa as funções extracelulares de proteínas como a S100B. Essa proteína pode ser liberada ou secretada principalmente por astrócitos no SNC e, apesar de possuir efeitos tróficos, exerce funções tóxicas, quando em altas concentrações no meio extracelular. Apesar disso, pouco se sabe sobre o processo de remoção da S100B extracelular. Em vista disso, o objetivo desta tese foi comparar e caracterizar funcionalmente a CP, AI e C6 no que diz respeito a diferenças morfológicas, marcadores proteicos e funções clássicas astrocíticas, bem como estudar a capacidade destas células de internalizar a proteína S100B, avaliando-se o mecanismo deste processo. Além disso, foi realizada a padronização de um ensaio colorimétrico utilizando a atividade glutamil-transferase da glutamina sintetase (GS), visto a carência deste ensaio em cultura de astrócitos e em diferentes estruturas cerebrais. Esta enzima é considerada um marcador astrocítico e sua disfunção pode comprometer o ciclo glutamina-glutamato, processo relacionado ao quadro de excitotoxicidade glutamatérgica, observado em doenças neurodegenerativas. O ensaio mostrou-se preciso, sensível, linear, específico e com alta aplicabilidade no SNC e nos modelos de cultura celular. Nossos resultados mostraram que as duas linhagens celulares (AI e C6) foram positivas para proteínas características de astrócitos, bem como funcionais no metabolismo glutamatérgico e energético. No entanto, estes parâmetros mostraram-se reduzidos em estado basal em comparação com a CP. Frente a estímulos específicos, os AI não se mostraram como um modelo reprodutível das funções astrocíticas clássicas, ao contrário da linhagem C6, a qual apresentou resposta similar aos astrócitos de CP. De forma geral a linhagem C6 representou um modelo válido para estudo das características astrocíticas estudadas, porém sempre com valores basais reduzidos quando comparados com a CP que, em nossa avaliação, representou um melhor modelo para o estudo da internalização da proteína S100B. Estas células foram capazes de endocitar a S100B extracelular por um mecanismo dependente de RAGE e dinamina. Uma vez internalizada, a S100B seguiu pela via endocítica, colocalizando com importantes marcadores, como Dextran e Lysotracker. As vesículas de S100B mostraram um aumento de direcionalidade ao longo do tempo de incubação, afetado pela variação de cálcio intracelular. Estes dados mostram a importância da escolha de um modelo in vitro adequado de cultura de astrócitos, bem como evidenciam o importante papel destas células na remoção de concentrações tóxicas da proteína S100B do meio extracelular, auxiliando na compreensão dos mecanismos de sinalização desta proteína.Astrocytes are glial cells that participate in a variety of function of central nervous system (CNS) such as the maintenance of the extracellular environment, removing toxic concentration of ions and neurotransmitters. These cells are involved in several neurodegenerative diseases and are important targets for the development of therapeutic strategies. Astrocyte primary culture (PC) is a potent instrument to study these cells in an isolated system, allowing the elucidation of mechanistic features specific for this type of cell. An alternative to this model is the use of cell lines, such as immortalized astrocytes (IA) or C6 glioma cells (C6). These linages have the advantage to present more homogeneous features, are easily, faster and lower cost to manipulate. Despite these facilities, cell lines present highly proliferative features and some different characteristics in comparison to PC, which put into question the validity of them as an astrocytic model. The selection of a suitable model to the study of astrocytes would allow us to evaluate protein extracellular effects, such as S100B with greater reliability. This protein is released and secreted mainly by astrocytes in the CNS, exerting trophic and toxic effect in a RAGE dependent manner. S100B toxic effects are shown in high extracellular concentrations, although the clearance of this protein from the extracellular space is poorly understood. In view of this, the goal of this research was to show a comparative analysis of PC, IA and C6 regarding morphological features, protein profile and classical astrocytic functions. Furthermore, we evaluated the mechanism of S100B internalization, characterization of internalized vesicles and intracellular dynamics in astrocytes. In addition, the standardization of a colorimetric assay to measure the glutamyl-transferase activity of glutamine synthetase (GS) was performed, considering the lack of this study in culture of astrocytes and different brain structures. This enzyme is considered an astrocytic marker and any dysfunction may compromise the glutamine-glutamate cycle, which is observed in many neurodegenerative diseases. The assay was accurate, sensitive, linear, specific and with high applicability in the CNS. Our results showed that the two cell lines (IA and C6) were positive for characteristic proteins of astrocytes, although expressing less quantities then PC. Similarly, the glutamatergic and energetic metabolism and cellular communication by gap junction also showed to be reduced in lineages cells. IA did not reveal a reproducible model of classic astrocytic functions, in opposite to C6 cells that presented a similar response to PC when submitted to the same stimulus. Nevertheless, PC showed pronounced astrocytic characteristics, representing the best model for the study of S100B protein internalization. The results in this study revealed that cultured astrocytes efficiently remove fluorescently labeled extracellular S100B in a time-dependent manner by vesicle endocytosis. The internalization was RAGE and dynamine dependent. In time, vesicles capturing S100B exhibit directional mobility, meaning that vesicles get functionally attached to the cytoskeleton. Moreover, the mobility of vesicles capturing S100B was affected by changes in [Ca2+]. These data support to the understanding of the mechanism of extracellular signaling of S100B protein, as well as the role of astrocytes in this regulation
Mecanismos neuroprotetores da curcumina na doença de Alzheimer
Get PDFRESUMO A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa de caráter irreversível e progressivo que desencadeia a forma mais comum de demência. O dano oxidativo às proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos é uma característica comum e inicial da doença. O peptídeo Aβ, constituinte das placas amiloides observadas em pacientes com Alzheimer, é capaz de desempenhar um papel importante na geração desse estado. A curcumina, um polifenol extraído do rizoma da planta Curcuma longa é amplamente estudada devido às suas propriedades antioxidantes, podendo exercer efeitos benéficos sobre a progressão da doença. Objetivo: Descrever através de achados na literatura os mecanismos de ação pelos quais a curcumina exerce seus efeitos antioxidantes na DA, bem como as limitações do seu uso terapêutico. Metodologia: Este estudo trata-se de uma revisão bibliográfica narrativa. Selecionou-se artigos científicos em língua inglesa na base de dados Pubmed, através de descritores específicos. Resultados: A curcumina promove uma diminuição dos níveis de peptídeo Aβ e sua agregação na forma de fibrilas insolúveis e oligômeros solúveis. Além disso, é capaz de aumentar o conteúdo de tripeptídeo glutationa, um importante antioxidante do sistema nervoso central, bem como da enzima heme-oxigenase 1 que confere citoproteção diante de estressores, incluindo o estresse oxidativo.ABSTRACT Alzheimer's disease is an irreversible and progressive neurodegenerative disease that triggers the most common form of dementia. Oxidative damage to proteins, lipids and nucleic acids is a common and early condition of disease. The Aβ peptide, constituent of the amyloid plaques, is capable of playing an important role in the generation of this condition. Curcumin, a polyphenol extracted from the rhizome of the Curcuma longa plant is widely studied because of its antioxidant properties and can exert beneficial effects on the progression of the disease. Objective: This work aims to describe the mechanisms of action by which curcumin exerts its antioxidant effects on Alzheimer's disease and the limitations of its therapeutic use. Methodology: This study is a narrative bibliographical review. Scientific articles were selected in the Pubmed database, using specific descriptors. Results: Curcumin promotes the reduction of Aβ peptide levels and their aggregation in the form of insoluble fibrils and soluble oligomers. It increases the content of the tripeptide glutathione, an important antioxidant of the central nervous system and the enzyme heme-oxygenase 1 that confer cytoprotection
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