Sinalização da insulina no cérebro : alterações neuroquímicas, cognitivas e neuroinflamatórias associadas ao envelhecimento

Abstract

O envelhecimento, processo iminente a todo ser vivo, no SNC é caracterizado por alterações como, por exemplo, a neuroinflamação crônica, que estão associadas a processos de neurodegeneração e ao aumento da incidência de doenças neurológicas ligadas ao surgimento de demência. A insulina, o hormônio anabólico mais importante descoberto até hoje, tem sua sinalização como processo vital que está presente desde bactérias até a espécie humana e desde os tecidos periféricos até o SNC. Mesmo a sinalização cerebral de insulina sendo um tema bem definido na literatura, pouco se sabe sobre a sua função em células da glia, principalmente astrócitos e microglia, componentes chaves do processo de neuroinflamação. A neuroinflamação foi considerada, por muitos anos, tóxica ao SNC, mas atualmente evidências importantes têm sido encontradas sugerindo que processos pró-inflamatórios são primariamente benéficos ao cérebro ou encéfalo e podem assumir papel tóxico à medida que se tornam crônico. Assim, considerando o papel da insulina no SNC, bem como o aumento da expectativa de vida da população mundial que acarreta o aumento dramático da incidência de doenças neurodegenerativas, foi investigada, na presente tese a relação da sinalização fisiológica de insulina com processos cognitivos, neurotróficos e neuroinflamatórios e também a resistência na sinalização da mesma causada pelo envelhecimento cerebral. Foi demonstrado que a administração intracerebroventricular de insulina melhora a cognição de animais jovens, mas o mesmo não ocorre no envelhecimento. A nível celular e molecular, foi visto um distúrbio na conexão da sinalização de insulina e BDNF, bem como na ativação microglial e sinalização pró-inflamatória da insulina que parecem estar comprometidos no envelhecimento. Além disso, foi observado que a microglia é sensível à sinalização direta de insulina via PI3K e que essa sinalização microglial é adaptada e sofre mudanças na vida adulta. Em conjunto com a literatura, foi demostrado por esta tese que existe uma ruptura de paradigmas na interpretação dos processos neuroinflamatórios, que deixam de ser vistos somente como um fator tóxico ao cérebro, mas também como um artifício elementar de adaptação do SNC aos diversos estímulos que as células nervosas recebem durante o curso da vida, desde o nascimento até o envelhecimento.

Aging is a process that is found in all living being in the CNS. It is characterized by modifications, such as chronic neuroinflammation, which are associated with neurodegeneration and represent a risk factor for neurological diseases. Insulin is the most important anabolic hormone ever discovered. Insulin signaling represents an essential process that is present from bacteria to humans and from the periphery to the brain. Insulin signaling in the CNS is a well-defined topic in the literature. Most of the knowledge regarding brain insulin signaling still report findings in neurons and little is known about insulin function in glia, especially astrocytes and microglia that are key players of neuroinflammation. Neuroinflammation has been considered a toxic factor to the CNS, however, in the last few years, important evidences have been found that proinflammatory processes are primarily beneficial and may play a toxic role as soon as they become chronic. Thus, considering the role of insulin in the CNS, as well as the increased populational life spam worldwide, the present thesis investigated the relation of physiological insulin signaling and the brain insulin signaling caused by aging in cognition, neurochemistry and neuroinflammation. We showed that insulin intracerebroventricular administration improved the cognition of young animals, but the same was not observed in aging. At the cellular and molecular level, we found a disruption in the connection of insulin and BDNF signaling. We also show that a microglial activation and pro-inflammation triggered by insulin in young brain appear to be lost during aging. In addition, it was observed that microglia is sensitive to direct insulin signaling via PI3K and that this microglial signaling suffers adaptations and changes during life. Together with the recently changes in the literature, the findings of this work demonstrate that there is a rupture of paradigms in the interpretation of neuroinflammatory processes, which are no longer seen only as a toxic factor to the brain, but also as an smart adaptation of the CNS to the various stimuli that brain cells receive during the course of life, from birth to aging.