Vias neuroinflamatórias envolvidas no transtorno por uso de cocaína
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
INTRODUÇÃO: Diferentes dados sugerem que as células da glia podem participar nos processos de transtorno por uso de substâncias (SUD), pois respondem às alterações neuroquímicas induzidas por psicoestimulantes. De fato, estudos anteriores demonstraram que a cocaína se liga ao complexo MD-2/TLR4, sendo reconhecida como uma substância exógena e levando à neuroinflamação. No entanto, o papel da ativação da micróglia e do TLR4 nas alterações comportamentais induzidas pela cocaína ainda é pouco compreendido. MÉTODOS: Camundongos foram tratados com cocaína e MPLA e submetidos à análise fenotípica da micróglia por citometria de fluxo. Os camundongos foram tratados com o depletor microglial PLX3397 (40 mg/kg, durante 7 dias) e submetidos à sensibilização comportamental induzida pela cocaína (15 mg/kg, i.p.). Em seguida, foram sacrificados e seus cérebros removidos para análise do número e morfologia das células da microgliais, bem como quantificação dos níveis de CX3CL1 e BDNF no cérebro. Além disso, camundongos tratados com o agonista tendencioso do receptor TLR4 – MPLA (50 μg/kg, i.p.) – por dois dias ou camundongos TLR4-/- foram submetidos à sensibilização comportamental. Além disso, as vias do inflamassoma/caspase e da quinurenina são importantes para o controle de processos inflamatórios e atividade imunológica da micróglia. No presente trabalho, utilizamos ferramentas farmacológicas e genéticas para identificar o papel dessas vias nas alterações comportamentais, bioquímicas e histológicas induzidas pela cocaína em camundongos. RESULTADOS: O tratamento com PLX3397 diminuiu o número de células Iba-1+ e atenuou a sensibilização comportamental. No grupo de depleção parcial, a droga também aumentou a ativação das células restantes da micróglia. Animais tratados com PLX3397 + cocaína apresentaram alterações nos níveis de CX3CL1 no estriado, hipocampo e no córtex pré-frontal, assim como BDNF, em comparação com os animais tratados apenas com cocaína. Além disso, os níveis de CX3CL1 e BDNF apresentaram uma correlação com a sensibilização comportamental induzida pela cocaína. Além disso, o tratamento com MPLA reduziu a hiperlocomoção induzida pela cocaína, enquanto os camundongos TLR4-/- mostraram um aumento na atividade locomotora induzida pela cocaína em comparação com os animais WT. Em relação ao fenótipo microglial, observamos diferentes populações de micróglia entre os animais tratados com salina, cocaína e cocaína + MPLA, com diferenças na expressão de CX3CR1, CD62L, CD11b, CD44, CD11c, Single H e P2RY12. Além disso, a cocaína aumentou o número e ativação de monócitos (Ly6C+), aumentou os linfócitos TCD8+ e TCD4+ de memória central, mas não de memória efetora, o que foi prevenido pelo MPLA. A cocaína também diminuiu as espinhas dendríticas no cérebro, o que também foi prevenido pelo MPLA. Por fim, a inibição das vias do inflamassoma e caspase reduz a sensibilização induzida pela cocaína sem alterar a preferência de lugar condicionado. Por outro lado, a inibição da via da quinurenina reduz tanto a sensibilização induzida pela cocaína quanto a preferência de lugar condicionado. CONCLUSÃO: Considerando esses dados, sugerimos que a microglia participa nas alterações que ocorrem na neurobiologia da dependência de cocaína através da ativação do TLR4.
Abstract
INTRODUCTION: Different data suggest that glial cells may participate in drug
addiction processes, since they respond to neurochemical changes induced by
psychostimulants. Indeed, previous reports have shown that cocaine binds in the
complex MD-2/TLR4, being recognized as an exogenous substance and leading to
neuroinflammation. However, the role of microglia activation and TLR4 in cocaine
induced behavioral abnormalities is still poorly understood. METHODS: Mice were
treated with cocaine and MPLA and submitted to microglia phenotypic and
inflammation analysis by flow cytometry. Mice were treated with microglial depletor
PLX3397 (40 mg/kg, during 7 and subjected to behavioral sensitization induced by
cocaine (15 mg/kg, i.p.). Thereafter, they were euthanized and had their brain removed
for analysis of number and morphology of microglia cells, as well as quantification of
CX3CL1 and BDNF levels in the brain. In addition, mice treated with the TLR4 receptor
biased agonist MPLA (50 μg/kg, i.p.) during two days or TLR4-/- mice were submitted
to behavioral sensitization. In addition, the inflammasome/caspase pathway and the
kynurenine pathway are important for the control of inflammatory processes and the
immunological activity of microglial cells. In the present work, we used pharmacological
and genetic tools to identify the role of these pathways in behavioral, biochemical and
histological changes induced by cocaine in mice. RESULTS: PLX3397 treatment
reduced Iba-1+ cells and attenuated behavioral sensitization. In the partial depletion
group, the drug also increased activation of remaining microglia cells. Animals treated
with PLX3397 + cocaine showed altered CX3CL1 in the striatum, hippocampus and in
the PFC, as well as BDNF, in comparison with the animals treated with only cocaine.
Besides, CX3CL1 and BDNF levels presented a correlation among the cocaine-
induced behavioral sensitization. Moreover, MPLA treatment reduced cocaine-induced
hyperlocomotion, while TLR4-/- mice showed an increase in cocaine-induced locomotor
activity compared to WT animals. There are different microglia populations between
saline, cocaine and cocaine + MPLA treated animals, with differences in the expression
of CX3CR1, CD62L, CD11b, CD44, CD11c, Single H and P2RY12. In addition, cocaine
increased monocyte number and activation (Ly6C+), increased lymphocytes
TCD8+ and TCD4+ central memory, but not effector memory, which was prevented by
MPLA. Cocaine also decreased the dendritic spine in the brain, which was also
prevented by MPLA. Finally, inhibition of the inflammasome and caspase pathways,
reduces cocaine-induced sensitization without altering conditioned place preference.
On the other hand, inhibition of the kynurenine pathway reduces both cocaine-induced
sensitization and conditioned place preference. CONCLUSION: Considering this data,
we suggest that microglia participates in the alterations that occur in neurobiology of
cocaine addiction may through TLR4 activation.
Assunto
Fisiologia, Transtornos Relacionados ao Uso de Cocaína, Microglia, Proteína 3 que Contém Domínio de Pirina da Família NLR, Receptor 4 Toll-like
Palavras-chave
Adicção, Transtorno por Uso de Substância, Cocaína, Micróglia, NLRP3, TLR4, quinurenina