Modulação do metabolismo mitocondrial como estratégia terapêutica e profilática no traumatismo cranioencefálico : abordagens farmacológicas e comportamentais em modelos pré-clínicos

Abstract

O traumatismo cranioencefálico (TCE) está associado a um metabolismo mitocondrial cerebral e conectividade metabólica prejudicados. Assim, considerando a importância da mitocôndria como um determinante dos desfechos clínicos e neurológicos associados ao TCE, postulamos que estratégias farmacológicas e de pré-condicionamento das mitocôndrias de células neurais poderiam ser uma alternativa para se opor a neurodegeneração. Ainda, modulamos a atividade mitocondrial com esteroides anabólicos androgênicos (EAA), particularmente a testosterona (TS) e decanoato de nandrolona (NAND). Esta abordagem se baseia no potencial anabólico destas substâncias, muito relacionado a melhoria do metabolismo oxidativo, como já descrito previamente em atletas. Nesta tese, avançamos no entendimento dos efeitos de doses suprafisiológicas de esteroides anabólicos androgênicos (EAA) sobre mitocôndrias de órgãos como coração e fígado, e também em mitocôndrias sinápticas e extrasinápticas. Avaliamos também, o potencial farmacológico da TS em camundongos submetidos a um modelo de TCE grave denominado impacto cortical controlado (CCI). Desenvolvemos um modelo de concussão relacionada ao esporte para estudo de encefalopatia traumática crônica (ETC) em roedores além do impacto da combinação entre exercício físico e abuso de EAA na neuroenergética. Investigamos também se diferentes “volumes” de exercício físico poderiam promover adaptações neuroenergéticas mitocondriais capazes de evitar as perdas cognitivas comumente descritas no TCE grave. Finalmente, utilizamos um protocolo de jejum intermitente (IF) como estratégia nutricional de pré-condicionamento mitocondrial e avaliamos in vivo a conectividade metabólica entre áreas cerebrais, e a memória espacial. Nesta tese, concluímos que a TS beneficia o metabolismo mitocondrial pósTCE grave, e que estratégias profiláticas como exercício e IF promovem adaptações neuroenergéticas relevantes na prevenção e recuperação do dano cerebral.

Traumatic Brain Injury (TBI) is associated with impaired cerebral mitochondrial metabolism and metabolic connectivity. Thus, considering the importance of mitochondria as a determinant of the clinical and neurological outcomes associated with TBI, we postulated that pharmacological and preconditioning strategies aiming mitochondria of neural cells could be an alternative to oppose neurodegeneration. Furthermore, we modulated mitochondrial activity with androgenic anabolic steroids (AAS), particularly testosterone (TS) and nandrolone decanoate (NAND). This approach is based on the anabolic potential of these substances, closely related to the improvement of oxidative metabolism, as previously described in athletes. In this thesis, we advance the understanding of the effects of supraphysiological doses of anabolic androgenic steroids (AAS) on mitochondria of organs such as heart and liver, as well as on synaptic and extrasynaptic mitochondria. We also evaluated the pharmacological potential of TS in mice submitted to a severe TBI model called controlled cortical impact (CCI). We developed a model of sports-related concussion to study chronic traumatic encephalopathy (CTE) in rodents and also the impact of the combination of physical exercise and AAS abuse on neuroenergetics. We also investigated whether different "volumes" of physical exercise could promote mitochondrial neuroenergetic adaptations capable of avoiding the cognitive losses commonly described in severe TBI. Finally, we used an intermittent fasting protocol (IF) as a nutritional strategy for mitochondrial preconditioning and evaluated in vivo the metabolic connectivity between brain areas and spatial memory. In this thesis, we conclude that TS benefits the mitochondrial metabolism after severe ECT, and that prophylactic strategies such as exercise and IF promote relevant neuroenergetic adaptations in the prevention and recovery of brain damage.