Inibidor de RAGE previne disfunção cognitiva e reduz mediadores inflamatórios em um modelo experimental de meningite pneumocócica

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde.A meningite bacteriana é uma inflamação das meninges, podendo ser ocasionada pela bactéria Streptococcus pneumoniae que provoca uma intensa resposta imunológica no hospedeiro. Apesar dos avanços, esta doença ainda representa uma grande taxa de mortalidade e de morbidade no mundo inteiro. Os processos inflamatórios ativados durante a meningite pneumocócica aumentam a produção de citocinas e quimiocinas provocando uma cascata de mediadores inflamatórios, bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), culminando na produção aumentada (e deposição) de proteínas amiloides. O aumento da produção e deposição do peptídeo β-amiloide, proporciona locais de ligação adicionais para receptor de produtos finais da glicação avançada (RAGE) nos neurônios e microglia. A interação do receptor RAGE com seu ligante (β-amiloide, por exemplo) é capaz de estimular múltiplas vias de sinalização intracelular, incluindo a ativação e a translocação para o núcleo do fator de transcrição NF-κB, que leva à produção de citocinas, quimiocinas, moléculas pró-inflamatórias, moléculas de adesão e indiretamente o estresse oxidativo. Isso pode levar a lesões neuronais causando prejuízo de memória e aprendizagem, bem como prejuízo a integridade da Barreira Hematoencefálica (BHE). Estratégias terapêuticas sugerem que RAGE é um importante alvo para o tratamento de doenças inflamatórias, visto que a inflamação aumenta a síntese de β-amiloide e regula positivamente RAGE, e a ativação dessa via induz disfunção cognitiva em longo prazo por apoptose neuronal. Recentes estudos sugerem que a inflamação no Sistema Nervoso Central (SNC) pode desempenhar um papel fundamental para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Portanto o objetivo deste trabalho foi determinar se a ativação da via β-amiloide-RAGE está associada à disfunção cognitiva em longo prazo em sobreviventes de meningite e se a modulação da inflamação com um inibidor específico de RAGE, o FPS-ZM1 iria melhorar esses efeitos. Em modelo experimental de meningite pneumocócica, foi avaliado a produção de citocinas: Fator de Necrose Tumoral α (TNF-α), interleucina 1β (IL-1β), e Interleucina 6 (IL6); RAGE e proteína do grupo 1 de alta mobilidade (HMGB1); integridade da BHE no hipocampo e no córtex pré-frontal; e também dano na memória de habituação e reconhecimento de objetos novos de ratos Wistar adultos 10 dias após o tratamento com FPS-ZM1. Nos testes a inibição do RAGE com o FPS-ZM1 preveniu a produção destas citocinas no córtex pré-frontal, diminuiu a quebra da BHE em 12, 18 e 24h tanto no hipocampo quanto no córtex, e diminuiu dano cognitivo 10 dias após a indução. Demonstrando um papel importante do RAGE na meningite causada pelo S. pneumoniae, tornando o FPS-ZM1 um possível tratamento adjuvante para esta doença, podendo prevenir danos neurológicos de longo prazo como apresentados na Doença de Alzheimer

Evaluation of the brain-derived neurotrophic factor, nerve growth factor and memory in adult rats survivors of the neonatal meningitis by Streptococcus agalactiae

AbstractStreptococcus agalactiae (GBS) is a major cause of severe morbidity and mortality in neonates and young infants, causing sepsis, pneumonia and meningitis. The survivors from this meningitis can suffer serious long-term neurological consequences, such as, seizures, hearing loss, learning and memory impairments. Neurotrophins, such as nerve growth factor (NGF) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) control the neuronal cell death during the brain development and play an important role in neuronal differentiation, survival and growth of neurons. Neonate Wistar rats, received either 10μL of sterile saline as a placebo or an equivalent volume of GBS suspension at a concentration of 1×106cfu/mL. Sixty days after induction of meningitis, the animals underwent behavioral tests, after were killed and the hippocampus and cortex were retired for analyze of the BDNF and NGF levels. In the open-field demonstrated no difference in motor, exploratory activity and habituation memory between the groups. The step-down inhibitory avoidance, when we evaluated the long-term memory at 24h after training session, we found that the meningitis group had a decrease in aversive memory when compared with the long-term memory test of the sham group. BDNF levels decreased in hippocampus and cortex; however the NGF levels decreased only in hippocampus. These findings suggest that the meningitis model could be a good research tool for the study of the biological mechanisms involved in the behavioral alterations secondary to GBS meningitis

NLRP3 inflammasome activation increase IL1β levels and cause impairment cognitive in pneumococcal meningitis

Artigo apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel, no Curso de Medicina, da Universidade do Extremo Sul Catarinense- UNESC.Pneumococcal meningitis is an important cause of morbidity and mortality worldwide, and the most common causative organism of community acquired bacterial meningitis in adults is Streptococcus pneumoniae. Studies have examined the role of inflammasomes in bacterial meningitis and demonstrated the NLR are also involved in the recognition of S. pneumoniae by the innate immune system. In this context, the aim of the present study was to evaluate the NLRP3 expression and IL1B levels in hippocamp and frontal cortex and behavioral parameters in adult Wistar rats submitted to pneumococcal meningitis. Where use male Wistar rats, the bacterial meningitis induction was performed under anaesthesia, the animals received intracisternal injection of 10 μL of artificial cerebrospinal fluid (CSF) as a placebo or an equivalent volume of S. pneumoniae suspension. At 18 hours we confirm the meningitis infection and the animals destined to the behavioral tests received antimicrobial treatment. For the 24 hours protocol the animals were divided into control (n = 6), meningitis (n = 6), after this time the hippocampus and prefrontal cortex were removed for evaluation of NLRP3 expression and levels of IL-1β. In the protocol for behavioral tests at 10 days, the animals were divided into control (n = 10), meningitis (n = 10). After the behavioral tests the animals were euthanized, and the hippocampal and prefrontal cortex structures removed for evaluation of NLRP3 expression and levels of IL-1β. The expression of NLRP3 was increased in both brain structures, of the meningitis group when compared to the control group. In the task of habituation to the open field, there were no differences in the groups in the training session. In the test session, there was a significant reduction in crosses and withdrawals in the control group demonstrating habituation memory in these groups. However, the meningitis group showed no difference between the training and test sessions, demonstrating impairment of habituation memory in this group. In the behavioral test of recognition of new objects, the animals of the meningitis group presented memory impairment of the object recognition, they did not use a significantly longer time exploring the new object, presenting loss of long-term memory. However, the animals in the control group had long-term memory between the test sessions compared to the training session. In the inhibitory avoidance task there was a difference between the training and test sessions in the control group and in the meningitis group there was no difference between the training and test sessions, demonstrating aversive memory impairment in these animals. NLRP3 expression at 10 days post-induction was increased in the hippocampus and prefrontal cortex of the meningitis group when compared to the control group. In conclusion, we showed that experimental meningitis model induced the NLRP3 inflamassome activation, increased the IL1B levels and impairment behaviours in rats

A função do anti-RAGE na barreira hematoencefálica e função cognitiva na investigação da meningite bacteriana como fator de risco para doença do Alzheimer

Artigo apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel, no Curso de Medicina, da Universidade do Extremo Sul Catarinense- UNESCA meningite bacteriana é uma infecção do sistema nervoso central associada a distúrbios neurológicos. Estudos sugerem uma via fisiopatológica em comum entre meningite bacteriana e neurodegeneração que, pela neuroinflamação, pode levar ao desenvolvimento da doença de Alzheimer pelo início da cascata de sinalização do RAGE, aumentando a deposição de β amilóide. Assim, a inibição de RAGE pode ser uma ferramenta terapêutica na prevenção da neurodegeneração causada por infecções. Esse estudo investigou a função do anti-RAGE na integridade da barreira hematoencefálica (BHE) e cognição em modelo animal de meningite pneumocócica. Ratos Wistar machos adultos receberam líquido cefalorraquidiano artificial ou suspensão de Streptococcus pneumoniae. Os animais foram divididos em grupo controle/salina, controle/anti-RAGE, meningite/salina e meningite/anti-RAGE. Para avaliação da integridade da BHE receberam tratamento com salina ou anti-RAGE (1.5 mg/kg) imediatamente após a inoculação, foram mortos em 12, 18 e 24 horas após a indução. Para os testes comportamentais, 18 horas após a indução receberam ceftriaxona a cada 12h/7 dias. O tratamento com anti-RAGE iniciou em 18 horas até o 5o dia após a indução, 1 vez ao dia. Dez dias após a inoculação bacteriana foram submetidos aos testes de habituação ao campo aberto e reconhecimento de objetos novos. Os animais tratados com anti-RAGE tiveram prevenção da quebra da BHE. Em ambos testes comportamentais houve prevenção de prejuizo de memória no grupo meningite/anti-RAGE comparado aos que receberam salina. Nossos resultados sugerem que o anti-RAGE pode atuar na prevenção de danos causados pela neuroinflamação, apoiando a meningite bacteriana como fator de risco para neurodegeneração

Maternal immune activation by LPS triggers fetal immune response and cognitive impairment in adult life

Artigo apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel, no Curso de Medicina, da Universidade do Extremo Sul Catarinense- UNESCThere is growing evidence that maternal infection during pregnancy results in acute and chronic changes in developmental context structure and function of the central nervous system (CNS) in the fetus. These changes increase the risk of premature birth, mental retardation and neuropsychiatric disorders such as autism, attention deficit disorder, major depressive disorder, bipolar disorder and schizophrenia. In this study we evaluated BBB integrity in the hippocampus and cortex at 6, 12 and 24 hours of the Wistar female pregnant after injection of LPS and the integrity of placental barrier in the structures placenta and fetus brain. Pregnant Wistar rat received an intraperitoneal injection of LPS (0.25 mg/Kg) or PBS on gestational day 15. At 6, 12, and 24h following MIA or PBS injections, pregnant dams were anesthetized. Brain fetus, placenta, and amniotic fluid were collected. Blood-brain barrier (BBB) and placental- barrier (PB) integrity were evaluated. On postnatal 55 offspring from MIA and PBS were subjected to the habituation to the open field and object recognition tasks. For the behavioural test, evaluated the influence of MIA on habituation memory, recognition memory and covered distance in the adulthood of prole of pregnant rats after the injection of LPS. Our study demonstrates that maternal LPS was able to break through the BBB of pregnant rats and offspring, generating cognitive deficits in offspring including locomotor disorders and reduced habituation capacity and recognition memory

Prevention of Memory Impairment and Neurotrophic Factors Increased by Lithium in Wistar Rats Submitted to Pneumococcal Meningitis Model

The aim of this study was to investigate the effects of lithium on brain-derived neurotrophic factor (BDNF), nerve growth factor (NGF), and glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) expression in the hippocampus and on memory in experimental pneumococcal meningitis. The mood-stabilizer lithium is known as a neuroprotective agent with many effects on the brain. In this study, animals received either artificial cerebrospinal fluid or Streptococcus pneumoniae suspension at a concentration of 5 × 109 CFU/mL. Eighteen hours after induction, all animals received ceftriaxone. The animals received saline or lithium (47.5 mg/kg) or tamoxifen (1 mg/kg) as adjuvant treatment, and they were separated into six groups: control/saline, control/lithium, control/tamoxifen, meningitis/saline, meningitis/lithium, and meningitis/tamoxifen. Ten days after meningitis induction, animals were subjected to open-field habituation and the step-down inhibitory avoidance tasks. Immediately after these tasks, the animals were killed and their hippocampus was removed to evaluate the expression of BDNF, NGF, and GDNF. In the meningitis group, treatment with lithium and tamoxifen resulted in improvement in memory. Meningitis group showed decreased expression of BDNF and GDNF in the hippocampus while lithium reestablished the neurotrophin expression. Lithium was able to prevent memory impairment and reestablishes hippocampal neurotrophin expression in experimental pneumococcal meningitis