Participation of microglial activation in endocrine, neurologic and immune alterations during sepsis

A sepse, inflamação sistêmica desencadeada por um agente infeccioso, produz um estado inflamatório no sistema nervoso central (SNC) que pode causar alterações autonômicas, cognitivas, comportamentais e endócrinas. A microglia, tipo celular residente do SNC com importante papel na regulação imune e sináptica local, está ativada em diversas regiões cerebrais durante a sepse, sugerindo sua participação na disfunção neuroendócrina observada nessa doença. Este trabalho teve como objetivos: (1) avaliar o papel da ativação microglial sobre os parâmetros neuroimunoendócrinos em animais sépticos e (2) investigar a modulação da ativação do núcleo paraventricular (PVN) durante a sepse. Para o primeiro objetivo, ratos Wistar receberam injeção intracerebroventricular de minociclina (100µg/animal), um inibidor da ativação microglial, logo antes da indução da sepse por ligadura e punção cecal (CLP- 10 furos, agulha 16G). Seis e 24 horas após a cirurgia foram analisados os parâmetros hormonais, as inflamações central e periférica e os marcadores de apoptose e de função sináptica no hipotálamo. Para o segundo objetivo, avaliou-se em camundongos a morfologia microglial e a ativação de projeções para o PVN durante a sepse através da injeção de um neurotraçador retrógrado (CTB) nesse núcleo. Seis ou 24 horas após a sepse induzida também por CLP (2 furos, agulha 21G) foi feita uma análise imuno-histoquímica para identificação da ativação neuronal, além de marcadores de inflamação. Os resultados mostraram que a sepse afeta diferentemente a secreção hormonal, dependendo da fase da doença: pode haver diminuição (ACTH, prolactina), aumento (corticosterona) ou resposta mista (vasopressina, ocitocina). Observamos também aumento da neuroinflamação e nos marcadores de apoptose. A administração de minociclina diminuiu a ativação microglial, a produção de mediadores inflamatórios e expressão de marcadores de morte celular, principalmente na fase tardia. Quanto aos parâmetros endócrinos, após 6 horas de sepse a inibição microglial diminuiu os níveis plasmáticos de ocitocina e aumentou os de corticosterona e vasopressina, enquanto que na fase tardia diminuiu os de ocitocina e aumentou os de ACTH e corticosterona. Os níveis de prolactina não foram afetados pela administração de minociclina. Foram observadas alterações na morfologia de células microgliais no PVN de animais sépticos, além de diminuição da ativação de neurônios produtores de AVP e OT na fase tardia da sepse. Mostramos ainda que diferentes regiões encefálicas que se projetam para o PVN estão ativadas na sepse, potencialmente modulando sua atividade. Fonte de importantes eferências para o PVN durante a sepse, o órgão subfornical (SFO) também passa por processos neuroinflamatórios que pode influenciar sua atividade e controle endócrino. Nós concluímos que a regulação do sistema endócrino é amplamente afetada pela sepse, principalmente através da ação dos mediadores inflamatórios produzidos central e perifericamente. A ativação microglial tem importância nesse processo, afetando distintamente a secreção dos diferentes hormônios.Sepsis, a systemic inflammation triggered by an infectious agent, produces an inflammatory state in the central nervous system (CNS) that may cause autonomic, cognitive, behavioral and endocrine changes. Microglia, a resident cell type of the CNS with an important role in local immune and synaptic regulation, is activated in several brain regions during sepsis, suggesting its participation in the neuroendocrine dysfunction observed in this disease. This study aimed to: (1) evaluate the role of microglial activation on neuroimmunoendocrine parameters in septic animals and (2) investigate the modulation of paraventricular nucleus (PVN) activation during sepsis. For the first objective, Wistar rats received intracerebroventricular injection of minocycline (100µg / animal), an inhibitor of microglial activation, just before sepsis induction by ligation and cecal puncture (CLP-10 holes, 16G needle). Six and 24 hours after surgery we analyzed the hormonal parameters, central and peripheral inflammation and markers of apoptosis and synaptic function in the hypothalamus. For the second objective, microglial morphology and activation of projections to the PVN during sepsis were analyzed in mice by injecting a retrograde neurotracer (CTB) into this nucleus. Six or 24 hours after sepsis also induced by CLP (2 holes, 21G needle) an immunohistochemical analysis was performed to identify neuronal activation, in addition to inflammation markers. The results showed that sepsis differently affects hormonal secretion, depending on the stage of the disease: there may be a decrease (ACTH, prolactin), an increase (corticosterone) or a mixed response (vasopressin, oxytocin). We observed an increase in neuroinflammation and in apoptosis markers. The administration of minocycline decreased microglial activation, the production of inflammatory mediators and expression of cell death markers, especially in the late phase. Regarding the endocrine parameters, after 6 hours of sepsis, microglial inhibition decreased plasma levels of oxytocin and increased corticosterone and vasopressin, while in the late phase it decreased oxytocin and increased ACTH and corticosterone. Prolactin levels were not affected by minocycline administration. Changes in microglial cell morphology were observed in the PVN of septic animals, in addition to decreased activation of AVP and OT-producing neurons in the late stage of sepsis. We also showed that different brain regions that project to the PVN are activated in sepsis, potentially modulating its activity. A source of important efferences to the PVN during sepsis, the subfornical organ (SFO) also undergoes a neuroinflammatory processes that may influence its activity and endocrine control. We conclude that the regulation of the endocrine system is largely affected by sepsis, mainly through the action of inflammatory mediators produced central and peripherally. Microglial activation is important in this process, distinctly affecting the secretion of different hormones