Expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptors Flt-1 and Flk-1 after envenoming by Phoneutria nigriventer spider in rats

O fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), o principal regulador da angiogênese e da permeabilidade vascular, foi recentemente reconhecido como neurotrófico, neurogênico e neuroprotetor, sendo, portanto, regulado positivamente em muitos processos neuropatológicos. Neste modelo experimental de quebra da barreira hematoencefálica (BHE) pelo veneno da aranha Phoneutria nigriventer (PNV), a expressão do VEGF e seus receptores tirosina-quinase, Flt-1 e Flk-1 e de seus RNAs mensageiros foi investigada no hipocampo e cerebelo de ratos Wistar (Rattus norvegicus) por imunohistoquímica (IHQ), western blotting (WB) e reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR). Paralelamente, a integridade da BHE foi avaliada através da expressão das proteínas da via paracelular, Ocludina e β-catenina, e da principal proteína da membrana basal, a Laminina, que estão presentes no endotélio na interface sangue-cérebro. O estudo foi realizado em ratos de 14 dias (neonatos) e de 8-10 semanas (adultos jovens) para avaliar diferenças em função da idade na funcionalidade da BHE e na possível mediação dos efeitos neurotóxicos do PNV pelo VEGF. A via escolhida para administração de PNV (1,7 mg/kg em 0,5ml de salina 0,9%) foi intraperitoneal, devido sua administração mais favorável nos animais neonatos. Os tempos de 2, 5 e 24 horas após a administração de PNV visaram investigar a expressão das proteínas, RNAs mensageiros e uma possível mediação pelo VEGF na fase aguda do envenenamento. A administração do PNV provocou sinais imediatos de intoxicação nos animais, os quais foram mais severos e imediatos nos neonatos do que nos adultos. No hipocampo, os dados do WB mostraram aumento da expressão de VEGF, Flt-1 e Flk-1 e respectivos RNAs mensageiros, que foram concomitantes com o desenvolvimento de edema perivascular e diminuição da expressão da Ocludina, β-catenina e Laminina. Os dados da IHQ mostraram que a imunorreatividade de VEGF ocorreu nos corpos dos neurônios piramidais e dendritos nos subcampos CA1, CA2, CA3 e giro denteado do hipocampo, em contraste com a marcação nuclear de Flt-1 e Flk-1. O PNV aumentou visivelmente a imunomarcação das três proteínas. No cerebelo, os dados do WB e IHQ mostraram que o PNV induziu aumento na expressão dos componentes do sistema VEGF/Flt-1/Flk-1. Células presentes na camada granular e molecular que não mostraram marcação nos animais controles passaram a ser positivas nos animais xviii envenenados, principalmente as células de Purkinje. Os animais adultos apresentaram aumentos mais proeminentes no sistema VEGF/Flt-1/Flk-1 do cerebelo do que os recémnascidos; nestes, o PNV induziu diminuição na expressão da Ocludina, β-catenina e Laminina, enquanto nos adultos a diminuição ocorreu apenas na Ocludina e β-catenina. O veneno da aranha P. nigriventer contem peptídeos neurotóxicos que causam excitabilidade na neurotransmissão nervosa por modificarem a fisiologia dos canais de sódio, potássio e cálcio. Uma vez que a dinâmica das alterações descritas diferiu entre regiões cerebrais e entre animais neonatos e adultos jovens, sugerimos particularidades regionais e de funcionalidade, tanto da BHE, como dos neurônios imunorreativos em resposta ao PNV. Estes resultados são os primeiros a demonstrar alterações do sistema VEGF/Flt-1/Flk-1 no hipocampo e cerebelo que cursam com sinais neuroexcitotóxicos dos animais que foram tratados com o veneno.Vascular endothelial growth factor (VEGF), a major regulator of developmental angiogenesis and vascular permeability, was recently recognized as neurotrophic, neurogenic and neuroprotector, hence being upregulated in many neuropathological processes. In this experimental model of blood brain barrier (BBB) breakdown by the Phoneutria nigriventer spider venom (PNV), the expression of VEGF and its receptor tyrosine kinases, Flt-1 and Flk-1 and their mRNAs was investigated in the hippocampus and cerebellum of Wistar rats (Rattus norvegicus) by immunohistochemistry (IHC), western blotting (WB) and real time polymerase chain reaction (qPCR). Simultaneously, the BBB integrity was assessed through expression of paracellular pathway proteins, β- catenin and Occludin, and the main basement membrane protein, Laminin, which are present in the endothelium blood-brain interface. The study was performed in rats by 14 days (neonates) and 8-10 weeks (young adults) to assess differences related to age in the BBB functionality and the possible mediation of the PNV neurotoxic effects by VEGF. The via chosen for PNV administration (1.7 mg/kg in 0.5 ml of 0.9% saline) was intraperitoneally, due to more favorable application in neonate animals. The times of 2, 5 and 24 hours after PNV administration aimed to investigate the expression of proteins, mRNAs, and possible mediation by VEGF in acute envenomation. The PNV administration provoked immediate signs of intoxication in animals, which were more severe and immediate in neonates than in adults. In hippocampus, the WB data showed increased expression of VEGF, Flt-1 and Flk-1 and their mRNAs, which were concomitant with the development of perivascular edema, and decreased expression of Occludin, β-catenin and Laminin. IHC data show that VEGF immunoreactivity occurred in the bodies and dendrites of pyramidal neurons in the subfield CA1, CA2, CA3 and dentate gyrus of the hippocampus, in contrast with nuclear staining of Flt-1 and Flk-1. The PNV visibly increased immunostaining of the three proteins. In cerebellum, the WB data and IHC showed that the PNV induced an increase in the expression of VEGF/Flt-1/Flk-1 system components. Cells in the granular and molecular layer showed no marking in the control animals became positive in animals envenomed, especially Purkinje cells. Adult animals showed increases more prominent in the VEGF/Flt-1/Flk-1 system of the cerebellum than xx neonates; in these animals, the PNV induced decrease in expression of Occludin, β-catenin and Laminin, while in adults the decrease occurred only in Occludin and β-catenin. The venom of the spider P. nigriventer contains peptides that cause excitability in the nervous neurotransmission by modifying the physiology of sodium, potassium and calcium channels. Since the dynamics of the changes described differed between brain regions and among neonates and young adult animals, we suggest regional specificities and functionality of BHE and immunoreactive neurons in response to PNV. These results are the first to demonstrate changes in the hippocampus and cerebellum VEGF/Flt-1/Flk-1 system that courses with neuroexcitotoxic signs of animals that were treated with venom