Nicotine effects on LPS-induced NF-capaB in the central nervous system

A nicotina é um alcalóide extraído da planta do tabaco e age como agonista em neurônios e outras células que expressam receptores nicotínicos. Essa substância é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica e mimetizar os efeitos da acetilcolina endógena ao interagir com os diferentes subtipos de receptores. O hipocampo e o cerebelo são regiões encefálicas ricas em receptores nicotínicos como o alfa7 e o alfa42 que estão também envolvidos na progressão de doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer, e neuropsiquiátricas, como a esquizofrenia, ambas apresentando um contexto inflamatório. O lipopolissacarídeo (LPS) é um indutor inflamatório que age via receptor toll-4 (TLR-4) ativando, dentre outros, o fator de transcrição NF-capaB. Vários estudos têm demonstrado tanto in vitro quanto in vivo que a exposição crônica à nicotina inibe a resposta imune. Uma vez que o fator de transcrição NF-capaB regula a expressão gênica de diversos fatores que medeiam a plasticidade e o desenvolvimento neuronal e inflamação, nosso objetivo foi avaliar os efeitos da nicotina crônica sobre a via de sinalização induzida pelo LPS. Sendo assim, avaliou-se a translocação nuclear do NF-capaB, a expressão de indutores inflamatórios (TNF, IL-1 e iNOS) e também do receptor TLR-4 tanto no hipocampo quanto no cerebelo. Além disso, foram determinados os níveis plasmáticos das citocinas TNF, IL-1, MIP-1alfa, CINC2alfa/. Nossos resultados mostram que, perifericamente, o LPS induziu a produção das citocinas plasmáticas, mas a nicotina não foi capaz de reverter seus efeitos. Já no cerebelo e no hipocampo, a nicotina crônica (0,1 e 1,0 mg/kg) interferiu significativamente na translocação do NF-capaB induzida pelo LPS, levando inclusive a um bloqueio importante da expressão do mRNA de TNF, IL-1, iNOS no hipocampo, e de IL-1 no cerebelo. Ademais, no hipocampo, a nicotina também interferiu na expressão do receptor TLR-4. A mecamilamina, antagonista heteromérico não-seletivo não foi capaz de reverter os efeitos da nicotina sobre o NF-capaB no hipocampo, mas o fez no cerebelo. Já o antagonista seletivo de receptor alfa 7, metililaconitina, bloqueou a ação da nicotina no hipocampo.Nicotine is an alkaloid extracted from Tobacco plants, and it acts as an agonist in neurons and other cells that express nicotinic receptors. This substance crosses the blood brain barrier and mimics endogenous acetylcholine in interacting with various receptor subtypes. The hippocampus and cerebellum are brain regions rich in nicotinic receptors including 7, 42 and other subtypes, involved in neurodegenerative and neuropsychiatric disorders, including Alzheimer disease and schizophrenia, respectively, in a neuroinflammatory context. The lipopolysaccharide (LPS) is a known inflammatory inducer that exerts its effects through the Toll-like receptor 4 (TLR-4) and activates the transcription factor NF-capaB. In the present work, we evaluate the effects of chronic nicotine on the nuclear translocation of NF-capaB, on the expression of NF-capaB regulated inflammatory inducers (TNF, IL-1 and iNOS) and on the LPS-induced TLR4 mRNA expression in response to chronic nicotine treatment in hippocampus and cerebellum. In addition, we accessed the production of peripheral cytokines (TNF, IL-1, MIP-1, CINC 2/). Our results demonstrate that LPS induced the production of peripheral cytokines but nicotine treatment did not interfere in their plasma levels. However, in cerebellum and hippocampus, chronic nicotine 1.0 and 0.1 mg/kg interfered in the LPS-induced NF-capaB leading to a deficient mRNA expression of its related genes TNF, IL-1 and iNOS in hippocampus and of IL-1, in cerebellum. Chronic nicotine (0.1 mg/kg, s.c.) significantly interfered in the TLR4 mRNA expression in LPS-challenged animal group in hippocampus. The non-selective heteromeric antagonist mecamylamine (1.0 mg/kg s.c.) reverted the nicotine effects over NF-capaB nuclear translocation in cerebellum, but not in hippocampus. On the other hand, the 7 antagonist methyllycaconitine (MLA) (5.0 mg/kg i.p.) reverted the nicotine effects over NF-capaB in hippocampus but not in cerebellum. Nicotine prevents LPS effects, both in cerebellum and hippocampus, once it reduced significantly the nuclear translocation of NF-capaB and the expression of related pro-inflammatory cytokines. Besides, the nicotinic effects seem to be mainly mediated by heteromeric receptors in cerebellum and through 7 receptors in hippocampus