Transplante de células mononucleares da medula óssea na epilepsia experimental induzida por lítio e pilocarpina em ratos

Abstract

A epilepsia é uma condição crônica frequentemente acompanhada de perda celular e distúrbio cognitivo. Na maioria das vezes, é difícil saber o quanto isso se deve à patologia de base que provoca as crises epiléticas, as crises epilépticas por si ou seu tratamento com fármacos antiepilépticos, bem como o contexto sócio-cultural do paciente. Para investigar o efeito das células mononucleares da medula óssea (CMO) sobre a neuroplasticidade no sistema nervoso central, induzida pelo status epilepticus, provocado por lítio e pilocarpina, foram estudados ratos epilépticos e controles que receberam o transplante de (1x107 CMO/100μl ou o mesmo volume de solução salina, na veia da cauda), 90 min após SE (grupo agudo) ou 22 dias após SE (grupo crônico). Aqui mostramos que, no grupo agudo, ao compararmos os ratos controles com os transplantados, as CMO estavam presentes em (1-3, 5, 10 e 120 dias) após o transplante no cérebro epiléptico. Em 10 dias expressavam o marcador de microglia (CD11b), em 120 dias expressaram o marcador de neurônio jovem (doublecortina). Verificamos por vídeo-monitoração, (15-21dias) após o SE, que os ratos do grupo tratado com CMO não apresentaram crises espontâneas recorrentes (CER), e que, entre (120-127 dias) após SE, 20% dos ratos transplantados apresentaram CER. Observamos perda neuronal significativa nas três regiões hipocampais analisadas (CA1, CA3 e hilo do GD) no grupo epiléptico que recebeu o transplante de solução salina, sendo extremamente significativa na região de CA1 (em 10 dias); CA1, CA3 e no hilo do GD em (120 dias) após o SE. Entretanto, no grupo tratado com CMO, a perda neuronal foi menor nas regiões analisadas em 120 dias após SE. As medidas do volume hipocampal revelaram que não foram observadas diferenças significantes entre o grupo epiléptico tratado com CMO quando comparado com o grupo controle não epiléptico, tanto em 10 quanto em 120 dias após SE. O volume hipocampal entre os ratos epilépticos (não-tratado e tratado) apresentou diferença significativa em 120 dias após SE. No estudo da atividade elétrica em fatias hipocampais, ao compararmos os dados dos ratos epilépticos encontramos uma tendência a maior facilidade de se obter LTP no grupo tratado com CMO (80% das fatias) enquanto no grupo tratado com solução salina ocorreu indução em (30% das fatias) 10 dias após SE. Esta facilidade de indução foi maior em 120 dias após SE, onde a indução da LTP ocorreu em 100% das fatias do grupo epiléptico tratado com CMO e em nenhuma do grupo epiléptico tratado com solução salina. O desempenho dos ratos epilépticos de ambos os grupos experimentais foi prejudicada no teste de aprendizagem espacial do labirinto aquático. Embora que esta função foi menos afetada nos ratos epilépticos tratados com CMO do que os ratos não tratados. No grupo crônico, avaliamos por vídeo-monitoração o comportamento dos ratos epilépticos entre os dias 15-21 após SE, no dia 22 os ratos foram transplantados com CMO de dois diferentes doadores (1) ratos Wistar e (2) camundongos EGFP C57/bl6, ou solução salina e foram observados por mais 7 dias (1) e 14 dias (2). Verificou-se que independente do doador os ratos tiveram uma diminuição na freqüência das CER de aproximadamente 50% e de 53,5% [doadores (1) e (2), respectivamente], quando comparado o período pós com o pré-tratamento. Verificamos que as células GFP-positivas foram encontradas dispersas por todo o cérebro dos ratos epilépticos 45 dias após o transplante, e estavam presentes principalmente nas áreas corticais e no giro denteado do hipocampo. Algumas destas células expressaram o marcador de neurônio adulto (NeuN) e de células da glia (GFAP). No entanto, não foram observadas nos grupos agudo e crônico, células GFPpositivas no cérebro dos ratos controle (não epilépticos). A análise quantitativa de secções do cérebro de ratos do grupo epiléptico tratado com CMO mostrou que o número de neurônios não diferiu significativamente do grupo controle (não-epiléptico) nas duas regiões avaliadas (CA1 e hilo). No estudo do brotamento neuronal o grupo de ratos tratado com CMO apresentou aproximadamente 78,6% menos brotamento das fibras musgosas que os ratos epilépticos não tratados. No estudo eletrofisiológico a LTP induzida por estimulação tetânica foi obtida em (100%) das fatias hipocampais obtidas de ratos controles não-epilépticos, em (100%) das fatias de ratos epilépticos tratados com CMO e em nenhuma das fatias dos ratos epilépticos tratados com solução salina. Nossos dados sugerem que o transplante de células mononucleares da medula óssea protege e/ou previne a progressão da epilepsia crônica.

The epilepsy is a chronic condition frequently accompanied by cellular loss and cognitive disturbance. Most of the time, it is difficult to know how much this occurs due to the base pathology that provokes epileptic crises, the epileptic crises by themselves or their treatment with anti-epilepsy medications, as well as the patient’s social-cultural context. In order to investigate the effect of bone marrow mononuclear cells (BMCs) on the neuroplasticity in the central nervous system, induced by status epilepticus, provoked by lithium and pilocarpine, epileptic and control rats were studied and received a transplant of (1x107 BMC/100μl or the same volume of saline solution, in the vein of the tail), 90 min after SE (acute group) or 22 days after SE (chronic group). Here we have demonstrated that, in the acute group, when comparing the control rats to the transplanted ones, BMCs were presented in the epileptic brain (1-3, 5, 10 and 120 days) after the transplant. In 10 days they expressed the microglial marker (CD11b), in 120 days they expressed the young neuronal marker (doublecortin). We verified by video monitoring, (15-21 days) after SE, that the rats from the treated group with BMCs did not present spontaneous recurrent seizures (SRS), and that, between 120-127 days after SE, 20% of the transplanted animals presented SRS. We observed significant neuronal loss in the three analyzed hippocampus regions (CA1, CA3 and hilo of GD) in the epileptic group that received the transplant of saline solution, being extremely significant in the region of CA1 (in 10 days); CA1, CA3 and in hilo of GD in (120 days) after the SE. However, in the group treated with BMCs, the neuronal loss was smaller in the areas analyzed in (120 days) after SE. The measures of the hippocampus volume revealed significant differences not observed between the epileptic group treated with BMCs, when compared to the non-epileptic control group, as in 10 as in 120 days after SE. Nevertheless, the hippocampus volume between the epileptic rats (non-treated and treated) presented a significant difference in 120 days. In the study of electrical activity in hippocampal slices, by comparing the epileptic rats data, we found a tendency of a greater facility in obtaining LTP in the treated group with BMCs (80% of the slices) while in the treated group with a saline solution an induction in (30% of the slices) it occurred 10 days after SE. This facility of induction was higher in 120 days after SE, where the induction of LTP occurred in 100% of the slices in the epileptic group treated with BMCs and in none of the epileptic group treated with saline solution. In the spatial reference memory version of the water Maze test, the performance of both epileptic experimental groups was impaired. Although this function was less affected in epileptic rats treated with BMCs than in saline treated rats. In the chronic group, we evaluated the epileptic rats behavior through video monitoring between the days 15-21 after SE, in the day 22 the rats were transplanted with BMCs from two different donors (1) Wistar rats and (2) EGFP C57/bl6 Mice, or saline solution, and were observed for more 7 days (1) and 14 days (2). It was verified that regardless on the donor, the rats had a decrease in the frequency of SRS of approximately 50% and of 53,5% [donors (1) and (2), respectively], when comparing the pos-period with the pre-treatment. We verified that the GFP-positive cells were found scattered through the whole epileptic rats brain 45 days after the transplant, and they were mainly present in the cortical areas and the dentate gyrus of hippocampus. Some of these cells expressed an adult neuronal marker (NeuN) and glial cells (GFAP). Nevertheless, this was not observed in acute and chronic groups, GFP-positive cells in the brain of the control rats (non-epileptic). The quantitative analysis of the sectors from the brain of the epileptic rats group treated with BMCs demonstrated that the number of neurons did not differ significantly from the control group (non-epileptic) in two evaluated regions (CA1 and hilo). In the study of neuronal sprouting, the group of rats treated with BMCs presented approximately 78,6% less sprout than the rats from the non-treated group. In the electrophysiological study LTP induced by tetanic stimulation was obtained in (100%) of the hipocampal slices of nonepileptic control rats, in (100%) of the slices of epileptic rats treated with BMCs and in none of the slices from the epileptic rats treated with saline solution. Our data suggest that the transplant of cells from the bone marrow protects and/or prevents the progression of chronic epilepsy.