Impacto da exposição do colesterol-LDL nos astrócitos : estudo in vitro e in vivo

Abstract

Os astrócitos são as principais células de defesa antioxidante no encéfalo, protegem o sistema nervoso central por meio de resposta inflamatória controlada e atuam como fornecedores metabólicos para os neurônios. Em condições patológicas, como em doenças neurodegenerativas, essas células podem sofrer alterações morfológicas, funcionais e moleculares. Estudos têm demonstrado a relação entre hipercolesterolemia, principalmente, os níveis aumentados de colesterol presente na lipoproteína de baixa densidade (LDL) e alterações cerebrais como astrogliose hipocampal. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo a investigação dos efeitos do colesterol-LDL nos astrócitos com enfoque na análise de possíveis mudanças metabólicas, morfológicas e funcionais. Inicialmente, no estudo in vitro, as células da linhagem de glioma C6 de rato em alta passagem foram incubadas com colesterol-LDL humano (50 e 300 μg/mL) por 24h e 48h. Após a incubação, foram analisados parâmetros metabólicos, proliferativos, formação de gotículas lipídicas (LDs), produção de espécies reativas e defesas antioxidantes. Além disso, no modelo in vivo foi realizada a análise morfológica dos astrócitos no hipocampo de camundongos machos C57BL/6 selvagens e nocautes para o receptor de LDL (LDLr-/-) com 3 e 14 meses de idade. Na cultura de astrócitos, a exposição ao colesterol-LDL aumentou as LDs e diminuiu a expressão do receptor de LDL (LDLr) e da 3-hidroxi-3-metilglutaril-Coenzima A (HMG-CoA) redutase em ambos períodos de incubação. Além disso, o colesterol-LDL causou nos astrócitos diminuição da captação de ácidos graxos de cadeia longa (AGCL), produção de espécies reativas e atividade da superóxido dismutase em 24h e aumentou os níveis de CD36 em 48h. Ainda, a modulação da atividade metabólica nas células expostas ao LDL parece ser dependente da concentração e do tempo de incubação. Na região CA3 hipocampal, os camundongos LDLr-/- de 14 meses apresentaram um aumento no número de processos em comparação com os C57BL/6 selvagens de 3 meses. Propomos que modificações metabólicas e morfológicas nos astrócitos induzidas pelo colesterol-LDL podem contribuir para o desenvolvimento de neuropatologias.

Astrocytes are the primary antioxidant defense cells of the brain, protecting the central nervous system through a controlled inflammatory response and acting as metabolic suppliers to neurons. These cells exhibit morphological, functional and molecular changes in pathological conditions such as neurodegenerative diseases. Studies have shown a relationship between hypercholesterolemia, mainly increased low-density lipoprotein (LDL) cholesterol levels, and brain disorders such as hippocampal astrogliosis. In this sense, the present work aimed to investigate the effects of LDL cholesterol on astrocytes, focusing on the analysis of possible metabolic, morphological and functional changes. First, in the in vitro study, high-passage rat C6 glioma cells were incubated with human LDL cholesterol (50 and 300 μg/mL) for 24 and 48 hours. After incubation, metabolic and proliferative parameters, lipid droplet (LD) formation, production of reactive species and antioxidant defense were analyzed. Morphological analysis of hippocampal astrocytes from male C57BL/6 wild-type and LDL receptor (LDLr-/-) knockout mice at 3 and 14 months of age was also performed in vivo. In astrocyte culture, exposure to LDL cholesterol increased LDs and down regulated the expression of LDL receptor (LDLr) and 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase in both incubation periods. In addition, LDL cholesterol decreased long-chain fatty acid uptake, reactive species, and superoxide dismutase activity at 24 hours and increased CD36 levels at 48 hours. Furthermore, the modulation of metabolic activity in cells exposed to LDL appeared to be dependent on concentration and incubation time. In the hippocampal CA3 region, 14-month-old LDLr-/- mice showed an increase in the number of processes compared to 3-month-old wild-type C57BL/6 mice. We propose that metabolic and morphological changes in astrocytes induced by LDL cholesterol may contribute to the development of neuropathologies.