Efeito da sobrecarga lipídica sobre a bioenergética neural : abordagens in vivo e in vitro

Abstract

A ingestão excessiva de dietas rica em gorduras saturadas é fator de risco não somente para o desenvolvimento de doenças metabólicas, mas afeta particularmente o cérebro. Evidências revelam que o declínio cognitivo e sinais de neurodegeneração são observados em modelos pré-clínicos e estudos clínicos de doenças metabólicas associadas a ingesta de dietas hiperlipídicas. Nós hipotetizamos que a mitocondria é primordialmente afetada pela sobrecarga lipídica, tendo por consequências in vivo: a disfunção hipocampal e neocortical, e fenotipicamente, o declínio cognitivo; e a polarização microglial para um fenótipo neurodegenerativo, in vitro, sendo o prejuízo bioenergético prevenido pelo ácido graxo de cadeia curta butirato. Para os experimentos in vivo, ratos Wistar machos de 8 semanas receberam dieta controle ou dieta hiperlipídica (DH) associada ao L-NAME na água de beber. DH+L-NAME induziu obesidade, hipertensão e aumento do colesterol sérico. Essa disfunção metabólica foi associada a prejuízo na fase de aprendizado espacial no labirinto aquático de Morris. A função mitocondrial e taxa de captação e a capacidade de retenção de cálcio no neocórtex não foi prejudicada nos ratos expostos a DH+ LNAME. Já a disfunção mitocondrial no hipocampo foi evidenciada pela diminuição do consumo de oxigênio (O2) relacionado à produção de ATP, tendência de diminuir a capacidade máxima mitocondrial e aumento na expressão da proteína OPA1 no hipocampo de ratos expostos a DH+L-NAME, sem alterações em outras proteínas relacionadas à dinâmica mitocondrial. Em conjunto os dados demonstram que a DH+LNAME estabelecem uma relação entre a disfunção energética no hipocampo e o impacto sobre o processo de aprendizagem. Nos experimentos in vitro, células de microglia da linhagem BV2 foram cultivadas em baixa glicose, em inglês “low glucose”, LG, ou alta glicose, em inglês “high glucose”, HG, (5.5 e 25mM, respectivamente), e estimuladas por 24h com palmitato (100 e 200 µM. A exposição ao palmitato diminuiu a viabilidade celular em condições de HG, comparado ao LG. Efeitos do tratamento com palmitato foram observados na expressão dos genes CD68, Il-1β e IL-10, e também foi observado efeito do palmitato em genes de metabolismo lipídico, sem alterações em genes do metabolismo de glicose. O meio HG induziu aumento nos valores de respiração oxidativa e fluxo glicolítico em relação ao LG, e o tratamento com palmitato reduziu drasticamente os valores de ambos os fluxos, oxidativo e glicolítico. O co-tratamento com o butirato não foi eficiente para mitigar as alterações de função mitocondrial induzidas pelo palmitato. Em cultura primária de microglia, o palmitato não induziu alterações na área mitocondrial e nem no metabolismo de sinaptossomas. Nossos resultados indicam uma maior propensão das células BV2 a sofrerem os efeitos tóxicos do palmitato quando cultivadas em HG. Palmitato foi capaz de aumentar a expressão de genes relacionados à inflamação e metabolismo lipídico. Além disso, o meio HG aumentou o fluxo metabólico, sendo esse diminuído pelo palmitato, independente do meio de cultura utilizado. Esse conjunto de dados sugere que a sobrecarga lipídica, in vivo e in vitro, compromete a bioenergética de células neurais, predispondo a características inflamatórias e um fenótipo de neurodegeneração.