Impacto da ativação microglial e astrocitária em processos neuroenergéticos cerebrais

Abstract

O cérebro é composto por diferentes tipos celulares que estão distribuídos de maneira específica pelas suas regiões. Devido às suas funções, os neurônios foram considerados as células com o maior custo energético no cérebro, sendo os principais responsáveis pela captação e utilização da glicose. Nesse contexto, o sinal do exame de 2-deoxi-2-[18F]fluoroglicose via Tomografia por Emissão de Pósitrons ([18F]FDG-PET), técnica de neuroimagem que avalia o metabolismo de glicose no cérebro, tem sido considerado um biomarcador da atividade neuronal. Assim, o hipometabolismo do [18F]FDG-PET no cérebro é proposto como um índice de disfunção neuronal ou neurodegeneração. No entanto, há evidências de que outras células cerebrais, como a microglia e o astrócito, também são importantes contribuidores para o sinal do [18F]FDG-PET no cérebro. Assim, a origem celular do sinal [18F]FDG-PET permanece indefinida. Com isso em mente, nessa dissertação de mestrado, nós: I) realizamos uma revisão sistemática para avaliar a correlação do sinal da Tomografia por Emissão de Pósitrons da Proteína Translocadora de 18 kDa (TSPO-PET), um marcador microglial, com o sinal do [18F]FDG-PET em roedores e humanos. Nossos dados indicam que os sinais do TSPO-PET e FDG-PET estão negativamente associados; II) integramos marcadores de diferentes tipos celulares com [18F]FDG-PET de ratos wild-type e transgênicos para os genes APP/PS1 (ratos TgF344, modelo de amiloidose humana). Identificamos que a expressão gênica da proteína ácida fibrilar glial (GFAP), um marcador de astrócitos, no cérebro e os seus níveis proteicos no plasma se correlacionam com o sinal do [18F]FDG-PET cerebral. Entretanto, não encontramos essas associações com os níveis de GFAP no líquido cefalorraquidiano e no conteúdo proteico do tecido cerebral. Essa dissertação sugere que as células da glia contribuem para o sinal do [18F]FDG-PET. Nossos resultados recomendam uma reavaliação na interpretação biológica do sinal [18F]FDG-PET.

The brain is composed of different cell types distributed in specific ways in its regions. Due to their functions, neurons were considered the cells with the highest energy cost in the brain, mainly responsible for glucose uptake and use. In this context, the [18F]FDG-PET signal, an exam that assesses glucose metabolism in the brain, has been considered a biomarker of neuronal activity. Thus, hypometabolism of [18F]FDG-PET in the brain has been proposed as an index of neuronal dysfunction or neurodegeneration. However, there is evidence that other brain cells, such as microglia and astrocyte, are also important contributors to the [18F]FDG-PET signal in the brain. Thus, the cellular origin of the [18F]FDG-PET signal remains undefined. With this in mind, we: I) performed a systematic review to assess the correlation of the TSPO-PET signal, a microglial marker, with the [18F]FDG-PET signal in rodents and humans. Our data indicate that TSPO-PET and FDG-PET signals are negatively associated; II) integrated markers from different cell types with [18F]FDG-PET from wild-type and transgenic mice for APP/PS1 genes (TgF344 mice, human amyloidosis model). We identified that brain GFAP gene expression and plasma GFAP protein levels correlate with brain [18F]FDG-PET signal. However, we did not find these associations with GFAP levels in cerebrospinal fluid and brain tissue protein density. This dissertation suggests that glial cells contribute to the [18F]FDG-PET signal. Our results recommend a reassessment of the biological interpretation of the [18F]FDG-PET signal.