Modulating activity from Chlorella vulgaris on the neuroendocrinological and hematopoietic alterations caused by stress

A exposição do organismo a estressores psicossociais e ambientais altera de forma significativa o funcionamento do sistema imune. Os efeitos do estresse sobre a resposta imune têm sido atribuídos, principalmente, à ativação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA) com consequente aumento nos níveis de ACTH e glicocorticóides e à ativação do sistema nervoso autônomo simpático (SNAS), com liberação de catecolaminas. Nos últimos anos, a alga Chlorella vulgaris (CV) tem despertado o interesse da comunidade científica pelos seus efeitos moduladores sobre as defesas do hospedeiro imunossuprimido. Em estudos anteriores mostramos que o restabelecimento da geração de granulócitos-macrófagos nos órgãos hematopoéticos e a ativação das funções efetoras de fagócitos e linfócitos são cruciais na expressão da atividade imunomoduladora da alga. No entanto, nada se sabe sobre os efeitos da CV no sistema nervoso central em situações de estresse. Sendo assim, neste trabalho realizamos estudos pioneiros com relação ao efeito do tratamento com a alga sobre: 1) a ativação neuronal (c-fos) no córtex pré-frontal, septum lateral, núcleo da Rafe e lócus coeruleus; 2) a ativação do eixo HPA através da expressão do gen de hnCRF na região parvocelular do núcleo paraventricular do hipotálamo, mpdPVN, liberação de ACTH e de corticosterona e, 3) avaliação indireta da atividade do SNAS através dos níveis de glicose no plasma de animais estressados. Considerando-se a medula óssea ser o sítio de origem das células pluripotenciais das quais se originam as células do sistema hematopoético, e que este sistema é totalmente vulnerável ao controle neuroendócrino, avaliamos os efeitos do tratamento com CV sobre a hematopoese de animais estressados através dos 4) crescimento e diferenciação de precursores para granulócitos e macrófagos (CFU-GM); 5) presença de fatores estimuladores da formação de colônias do soro (colony stimulating activity - CSA); 6) quantificação de populações de células maduras e imaturas e 7) morte celular na população de células tronco. A regulação da produção de células hematopoéticas pelas células do estroma da medula óssea em camundongos estressados foi avaliada pela técnica de cultura líquida de longa duração de células da medula óssea (LTBMC), que consiste em um modelo ex vivo para o estudo das interações entre as células progenitoras hematopoéticas e as células do estroma. Nela avaliamos 8) o CFU-GM, níveis de IL-1? / IL-6 e quantificamos uma população madura e uma imatura. Nossos resultados mostraram que a aplicação do estressor produziu um aumento na expressão de c-fos em todas as áreas cerebrais avaliadas, assim como na expressão do gen de hnCRF na região mpdPVN. Os níveis de ACTH e corticosterona também estavam aumentados após o estresse, assim como os níveis de glicose. Na medula óssea observamos que a aplicação do estressor reduziu o número de CFU-GM, e aumentou os níveis de CSA no plasma. Houve um aumento na morte celular e redução no número de precursores hematopoéticos e de células maduras. Na LTBMC, um prejuízo na atividade funcional do estroma medular foi observado através: da redução do CFU-GM, dos níveis de IL-1? / IL-6 e do número de células imaturas e maduras. O aumento na expressão de c-fos após o estresse foi prevenida pelo tratamento com CV em todas as áreas avaliadas, com exceção da região magnocelular do PVN. O resultado mais acentuado do tratamento com CV foi observado na redução da expressão de c-fos no núcleo da Rafe e do gen para hnCRF no mpdPVN, que se encontrou em níveis semelhantes aos observados no grupo controle após o estresse. Todas as alterações hematopoéticas causadas pelo estresse foram prevenidas pelo tratamento com CV. Tomados em seu conjunto, nossos resultados mostraram que o efeito protetor da hematopoese pode ser devido a uma prevenção na ativação neuronal de áreas cerebrais relacionadas à decodificação do estressor do tipo emocional, reduzindo a amplitude de ativação do eixo HPA e do SNAS.The exposition of the organism to psychosocial and environmental stressful stimuli alters the functioning of the immune system in a significant way. The effects of stress on the immune response are mainly attributed to the activation of the hypothalamic-pituitary axis (HPA) with consequent increment on ACTH and glucocorticoids levels and, to the activation of the autonomic nervous system, with the incremented levels of cathecholamines. In the last years, increasing interests about the algae Chlorella vulgaris (CV) has been demonstrated by the scientific community, due to its modulatory effects on the defenses of the immunosuppressed host. In previous studies we demonstrated that the reestablishment of the generation of granulocytes and macrophages in bone marrow and, the activation of effectors functions of phagocytes and lymphocytes, are crucial features about the immunomodulatory activity from the algae. However, nothing is known about the activity of CV in the central nervous system. Thus, pioneer investigation was made in this work about the effect of treatment with the CV on: 1) neuronal activation (c-fos) in pre-frontal cortex, lateral septum, Rafe nucleus and locus coeruleus; 2) activation of the HPA axis by analysis of expression of the gen to hnCRF in the parvocelular region from the paraventricular nucleus of the hypothalamus -mpdPVN and the release of ACTH and corticosterone) and, 3) glucose levels, as an indirect indicator of autonomic nervous system activity. Considering that the bone marrow is the site of origin from pluripotent cells from which all cells from the hematopoietic system are originated, and also that this system is vulnerable to the neuroendocrine control, we evaluated the effects of the treatment with CV on the hematopoiesis of stressed animals through 4) growing and differentiation of precursors to granulocytes and macrophages (CFU-GM); 5) colony stimulating activity from the serum (CSA); 6) quantification of population of mature and immature populations and 7) cell death. The interaction between stromal cells and hematopoietic progenitors in stressed mice was evaluated by the technique of long term bone marrow culture (LTBMC). In the culture we evaluated 8) the CFU-GM, levels of IL-1? / IL-6 and quantification of mature and immature population. The application of the stressor produced an increase in the expression of c-fos in all brain areas evaluated and in the expression of the gen to hnCRF in mpdPVN. Increased levels of ACTH, corticosterone and glucose found in stressed animals corroborate these findings. Reduced numbers of CFU-GM in the bone marrow and increase in plasma CSA, increased cell death in stem cell population (LSK) and decreased numbers of hematopoietic precursors and of mature cells was also observed in stressed group. In LTBMC we observed impairment on the functional activity from medullar stroma, which was observed by reduction of: CFU-GM, IL-1? / IL-6 levels and number of immature and mature cells. Treatment with CV partially prevented increase in c-fos activation caused by stress in the brain except in the magnocelular region from PVN. The more accentuated result from treatment with CV of stressed animals was observed in the expression of c-fos in the Raphe nucleus and in the expression of the gen to hnCRF in mpdPVN, where levels were similar to that observed in control group. All hematopoietic alterations observed after stress were prevented by the treatment with CV. Taken together, our results demonstrate that the protective effect of the treatment with CV on hematopoiesis of stressed animals may be due to a prevention of the neuronal activation in areas related to the decodification of the emotional stressful stimuli, reducing the amplitude of HPA axis and autonomic nervous system activity