Avaliação do efeito da metformina nas alterações metabólicas, cognitivas e neuroquímicas associadas à hipercolesterolemia familiar

Abstract

A hipercolesterolemia familiar (HF) é uma doença prevalente que nos últimos anos vem sendo fortemente associada a alterações cerebrais características de doenças neurodegenerativas. A HF é causada por mutações no gene que codifica o receptor da lipoproteína de baixa densidade (LDLr), a principal carreadora de colesterol periférico. Estudos com camundongos nocautes para o LDLr (LDLr-/-) apontaram que a neuroinflamação e disfunção da barreira hematoencefálica (BHE) são eventos importantes no distúrbio cerebral associado à HF. Nesse sentido, foi demonstrado em camundongos LDLr-/- que a inibição da mTOR pode atenuar a quebra da BHE. Dessa forma, nesta dissertação nós hipotetizamos que a exposição dos animais modelos experimentais de HF à metformina, um fármaco que potencialmente modula a sinalização da mTOR via AMPK, poderia atenuar as alterações cerebrais causadas pela HF. Camundongos LDLr-/- e selvagens (WT) machos adultos receberam metformina (200 mg/Kg) ou salina diariamente por 30 dias. Todos os animais foram pesados semanalmente. Na última semana de tratamento, foram realizados o teste de campo aberto para avaliação da atividade locomotora e exploratória, os testes de reconhecimento e realocação de objetos para avaliação da memória e o teste de suspensão pela cauda para avaliação do fenótipo depressivo. Uma coorte de animais foi eutanasiada por exsanguinação via punção cardíaca ao fim do tratamento. Na sequência, o plasma heparinizado foi usado para dosagem de colesterol total e triglicerídeos. Outra coorte de animais foi perfundida com paraformaldeído para a coleta de cérebros fixados. O colesterol total dos camundongos LDLr-/- se mostrou aumentado em relação aos grupos WT. O tratamento com metformina aumentou os triglicerídeos e diminuiu o peso corporal nos camundongos LDLr-/- em comparação com os animais administrados com salina. Os camundongos LDLr-/- mostraram atividade hiperlocomotora, danos cognitivos e um fenótipo depressivo, o que foi parcialmente atenuado pela metformina. Não se observou diferença significativa entre os grupos com relação à imunorreatividade microglial no córtex pré-frontal ou hipocampo, mas a metformina pareceu melhorar a astrogliose no hipocampo de camundongos LDLr-/-. No geral, o tratamento com metformina mostrou efeito promissor contra o dano de memória e a reatividade astroglial observados em camundongos LDLr-/-, independentemente da redução do colesterol plasmático.

Familial hypercholesterolemia (FH) is a prevalent disease that has been strongly associated with brain alterations characteristic of neurodegenerative diseases in recent years. FH is caused by mutations in the gene that encodes the low-density lipoprotein receptor (LDLr), the main carrier of peripheral cholesterol. Studies with LDLr knockout mice (LDLr-/-) showed that neuroinflammation and blood-brain barrier (BBB) breakdown are important events in FH-related brain dysfunction. In this sense, it was demonstrated in LDLr-/- mice that mTOR inhibition can attenuate BBB disruption. Thus, in this dissertation, we hypothesized that exposure of experimental FH animal models to metformin, a drug that potentially modulates mTOR signaling via AMPK, could attenuate the brain alterations caused by FH. LDLr-/- and wild-type (WT) male adult mice received a daily oral administration of metformin (200 mg/Kg) or saline for 30 days. All animals were weighed weekly. In the last week of treatment, mice performed the open field test to evaluate locomotor and exploratory activity, the novel object recognition, the object reallocation task for evaluation of memory, and the tail suspension test to evaluate a depressed phenotype. A cohort of animals was euthanized by exsanguination via cardiac puncture at the end of the treatment protocol. Heparinized plasma was used to determine total cholesterol and triglyceride levels. Another cohort of animals was perfused with paraformaldehyde to collect fixed total brains. Total cholesterol levels of the LDLr-/- mice were significantly higher than the WT groups. Metformin treatment increased triglyceride levels and decreased total body weight in LDLr-/- mice in comparison to saline administration. LDLr-/- mice showed hyperlocomotive activity, cognitive damage, and a depressed phenotype, which was in parts attenuated by metformin treatment. We did not observe significant differences between groups regarding microglia immunoreactivity in the pre-frontal cortex or hippocampus of the animals, but metformin treatment seemed to ameliorate astrogliosis in the hippocampus of LDLr-/- mice. Overall, metformin treatment showed a promising effect on the memory impairment and astrocyte reactivity observed in LDLr-/- mice, which was not via a cholesterol-lowering outcome.