Apoptosis in hypothalamic neurons from rats fed high-fat diet

Durante as últimas décadas tem se observado um aumento surpreendente na prevalência de obesidade e diabetes mellitus em populações de várias regiões do mundo, inclusive no Brasil. Medidas terapêuticas baseadas em mudanças de hábito alimentar e estilo de vida têm se mostrado ineficazes para conter o avanço destas epidemias. Somente a completa caracterização dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos no desenvolvimento de ambas as condições deverão apontar potenciais alvos para o desenvolvimento de fármacos mais efetivos e de medidas profiláticas mais eficientes. Diversos estudos epidemiológicos apontam o consumo de dietas ricas em lípides como um dos mais importantes fatores de risco para o desenvolvimento de obesidade e diabetes. Em estudo recente realizado por nosso grupo, verificamos por macroarray de cDNA que em hipotálamo de ratos alimentados com dieta hiperlipídica há um aumento na expressão de genes de codificam proteínas participantes de respostas pró-inflamatórias como TNF-?, IL-2, IL-6 e IL-1?. Além disso, ao realizarmos avaliação histológica da expressão de citocinas como TNF-?, no hipotálamo, observamos que o número de neurônios hipotalâmicos estava aparentemente reduzido nos animais tratados com dieta hiperlípidica. Como muitas destas citocinas pró-inflamatórias podem ativar vias apoptóticas decidimos investigar a ocorrência de apoptose de neurônios em ratos alimentados com dieta hiperlípidica, sendo este o objetivo principal do presente trabalho. Utilizando real-time PCR, TUNEL, imunohistoquímica, imunoblot, e microscopia eletrônica de transmissão, observamos que neurônios do hipotálamo são alvos de apoptose. As sub-populações de neurônios preferencialmente afetadas dependem do background genético do animal, de tal forma que em animais com baixa predisposição para obesidade, tanto neurônios orexigênicos como anorexigênicos são igualmente afetados, enquanto que em cepas com maior predisposição para obesidade, neurônios anorexigênicos são alvos principais da apoptose. Por fim, revelamos que a presença de receptores TLR4 íntegros protegem neurônios da apoptose, sugerindo que essa via de sinalização do sistema imune inato tem papel duplo, participando da indução de inflamação, mas ao mesmo tempo protegendo neurônios de danos irreversíveis. Acreditamos que tais estudos possam contribuir para que se obtenham avanços na caracterização da fisiopatologia da obesidade e da participação de fenômenos nutricionais e inflamatórios na regulação funcional do centro regulador da fome e da termogêneseObesity and diabetes have reached epidemic proportions in several regions of the world. General changes in life-style, including consumption of fat-rich diets, are amongst the most important factors leading to an unprecedented increase in the prevalence of these diseases. The complete characterization of the pathophysiological mechanisms leading to obesity and diabetes may disclose potential targets for the development of specific drugs and development of better prophylactic approaches. Recent work has shown that the consumption of a fat-rich diet for 16 weeks leads to the increased expression of pro-inflammatory cytokines in the hypothalamus, which is accompanied by an apparent reduction in the numbers of neurons in this region. Because many of these cytokines can activate apoptotic pathways we decided to investigate the presence of apoptosis in neurons from rats fed on high-fat diet. Using real-time PCR, TUNEL, immunoblot, immunohistochemistry and transmission electron microscopy we observed increased apoptosis of neurons of the hypothalamus. The subpopulations preferentially affected depend on genetic background. Thus, in a strain genetically protected from obesity, apoptosis affects both, orexigenic and anorexigenic neurons, while in an obesity-prone strain, the anorexigenic neurons are preferentially affected. In addition, we observed that the presence of an intact TLR4 expression protects against apoptosis, suggesting that this receptor of the innate immune system plays a dual role, participating in the activation of an inflammatory response and protecting against further neuronal damage. We believe the present data will contribute to unveil some the pathophysiological mechanisms involved in the development of obesity and the roles played by nutritional and immunological factors in this contex