Caracterização morfofuncional de cultura de astrócitos cerebelares de ratos Wistar adultos

Abstract

O cerebelo participa de funções importantes no sistema nervoso central (SNC), como a manutenção do equilíbrio, controle do tônus muscular e coordenação de movimentos finos. Os astrócitos, por sua vez, são células gliais que desempenham funções como suporte metabólico neuronal, formação e regulação sináptica, regulação das respostas inflamatórias e antioxidantes, mantendo assim a homeostase do SNC. Vale destacar que estas funções podem ser modificadas ao longo do processo de envelhecimento. Modelos in vitro como a cultura primária de células derivadas de tecido de roedores são capazes de reproduzir parâmetros celulares e moleculares de astrócitos durante esse processo. Dessa forma, a caracterização e avaliação de diferentes parâmetros bioquímicos em culturas de astrócitos cerebelares derivadas de animais de diferentes faixas etárias pode auxiliar na compreensão da funcionalidade destas células ao longo do processo de envelhecimento. Além disso, podem servir para a validação do próprio modelo de cultura astroglial. Assim, neste estudo, investigamos em tecido cerebelar e em culturas de astrócitos de cerebelo derivadas de ratos Wistar machos neonatos (3 dias) e adultos (90 dias) parâmetros astrocitários como marcadores clássicos de astrócitos e parâmetros do metabolismo glutamatérgico e energético. Também avaliamos parâmetros inflamatórios, redox e de senescência. Nossos resultados mostraram que as culturas astrocitárias cerebelares derivadas de animais adultos apresentaram diminuição da expressão de proteína glial fibrilar ácida (GFAP), vimentina e S100B. Elas também diminuíram parâmetros de viabilidade celular, liberação de lactato, da captação de glutamato, transportador de glutamato-aspartato (GLAST), transportador-1 de glutamato (GLT-1) e carreador 1 de aminoácido excitatório (EAAC1). Também diminuíram a expressão do RNAm de citrato sintase (CS), fator nuclear capa B (NFκB), fator 2 relacionado ao fator nuclear eritroide 2 (Nrf2), heme oxigenase-1 (HO-1) e proteína p21 em relação aos controles neonatos. No entanto, observou-se um aumento da secreção de fator de necrose tumoral alfa (TNF-α). Assim, os resultados sugerem que, na cultura de astrócitos do cerebelo de roedores adultos, a função astrocitária foi modificada ao longo do processo de envelhecimento. Parâmetros relacionados a funcionalidade astroglial em tecido cerebelar também foram avaliados e apresentaram alterações significativas, reforçando que nossa proposta de estudo pode ser uma importante ferramenta para avaliar o amadurecimento astrocitário em cerebelo.

The cerebellum participates in crucial functions in the central nervous system (CNS), such as maintaining balance, controlling muscle tone, and coordinating fine movements. Astrocytes, in turn, are glial cells that perform functions such as neuronal metabolic support, synaptic formation and regulation, regulation of inflammatory and antioxidant responses, thus maintaining CNS homeostasis. Their functions can be modified throughout the aging process. In vitro models, such as primary culture of cells derived from rodent tissue, are capable of reproducing cellular and molecular parameters of astrocytes during this process. Thus, the characterization and evaluation of different biochemical parameters in cultures of cerebellar astrocytes derived from animals of different ages can contribute to understand the functionality of these cells throughout the aging process. Moreover, they can serve for the validation of the astroglial culture model itself. Thus, in this study, we investigated in cerebellar tissue and in cultures of cerebellar astrocytes derived from neonatal (3 days) and adult (90 days) male Wistar rats, astrocytic parameters such as classic astrocyte markers, glutamatergic, and energetic metabolism parameters. We also evaluated inflammatory, redox, and senescence parameters. Our results showed that adult-derived cerebellar astrocytic cultures exhibited decreased expression of glial fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, and S100B. They also decreased cell viability parameters, lactate release, glutamate uptake, glutamate-aspartate transporter (GLAST), glutamate transporter-1 (GLT-1), and excitatory amino acid carrier 1 (EAAC1). Additionally, there was a decrease in the mRNA expression of citrate synthase (CS), nuclear factor kappa B (NFκB), nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (Nrf2), heme oxygenase-1 (HO-1), and p21 protein in relation to neonatal controls. However, an increase in tumor necrosis factor alpha (TNF-α) secretion was observed. Thus, the results suggest that, in the culture of adult rodent cerebellar astrocytes, astrocytic function was modified in relation to the aging process. Parameters related to astroglial functionality in cerebellar tissue were also evaluated and showed significant alterations, reinforcing that our study proposal can be an important tool for assessing astrocytic maturation in the cerebellum.