A participação do receptor TRPA1 na toxicidade induzida por oligômeros de beta-amilóide em diferentes modelos experimentais: um potencial novo alvo para a doença de Alzheimer

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2016.O receptor TRPA1 pertence à superfamília dos receptores de potencial transitório (TRPs) e está expresso na medula espinhal e em outros tecidos, sendo reconhecido por mediar uma diversidade de processos dolorosos e inflamatórios. A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada por acúmulo da proteína Tau e dos peptídeos Aß. A progressão desta doença incurável é diretamente afetada pelos processos de estresse oxidativo e neuroinflamação. Os produtos resultantes do processo inflamatório e oxidativo - como as espécies reativas de oxigênio (EROS) e o Ca+2 em excesso - apresentam-se elevados no início, e durante, a progressão da DA. Destaca-se o fato de que estas moléculas endógenas, também são comprovados agonistas do receptor TRPA1. No entanto, o possível papel do TRPA1 na DA ainda é desconhecido. O objetivo deste trabalho de tese, portanto, foi investigar o possível papel do receptor TRPA1 em diferentes modelos animais relacionados a DA. Utilizamos neste trabalho diferentes abordagens experimentais: cultura de células primárias tratada com AßOs, administração i.c.v. de AßOs em camundongos Swiss, camundongos transgênicos (TG) 5XFAD e cérebros de humanos diagnosticados com a DA, e também, preparações distintas do peptídeo Aß (AßOs40 e AßOs42). Foram realizadas avaliações comportamentais de aprendizado e memória em animais, através do teste do reconhecimento de objetos, e do teste de esquiva passiva step down. Além de, uma variedade de técnicas moleculares e bioquímicas, como por exemplo, a avaliação da formação de EROS, determinação do potencial de membrana mitocondrial, imunocitoquímica, imunofluorescência em fatias de cérebro, western blotting, coimunoprecipitação, microscopia eletrônica de transmissão, entre outras. Os resultados demonstram a ampla expressão de TRPA1 em neurônios e nas microglias no encéfalo de camundongos, destacando ainda, a relevância do TRPA1 para a ligação de AßOs às sinapses, e para a indução do estresse oxidativo e morte neuronal. Os achados evidenciam ainda, a relação entre o acúmulo dos AßOs e a distribuição do TRPA1, em todas as abordagens experimentais utilizadas. Ademais, o aumento da expressão de TRPA1 na microglia e seu possível papel no processo inflamatório. O tratamento por via oral com o antagonista seletivo do TRPA1 (HC030031) apresenta efeito benéfico sobre a perda da memória, nos diferentes modelos animais utilizados neste trabalho, além de, reduzir a quantidade de placas e oligômeros de Aß e consequente melhoria do dano sináptico induzido por AßOs. Baseados nestes dados, sugerimos que o receptor TRPA1 é relevante para a toxicidade induzida por AßOs, sendo este receptor crucial para a patogênese DA e apresentando-se como um potencial novo alvo para o desenvolvimento de fármacos para o tratamento da doença.Abstract : TRPA1 is a member of the transient receptor potential (TRP) superfamily well known to be expressed in the spinal horn and other tissues, and recognized to mediate a diversity of pain and inflammatory states. Alzheimer's disease (AD) is a degenerative disease characterized by accumulation of both tau and Aß peptides, and for having the disease course affected by progressive oxidative stress and brain inflammation. Products of inflammation, notably reactive oxygen species (ROS) and Ca2+ are augmented during AD initiation and progression. Intriguingly, these are endogenous molecules known to be able to activate TRPA1. However, the possible role of TRPA1 in AD pathogenesis is still unknown and we aimed to investigate it. We used different approaches (primary cell culture treated with AßOs, AßOs-injected Swiss mice, 5XFAD TG AD mouse model and AD human brains; including respective controls to each) and also two distinct preparations AßOs40 and AßOs42. Besides behavioral assessments, a variety of molecular and biochemical techniques, namely the evaluation of ROS formation, mitochondrial membrane potential determination, immunocytochemistry, immunofluorescence in brain slices, western blotting, co-immunoprecipitation, electron microscopy, and others. Here we report TRPA1 is largely expressed in neurons and microglia in the brain. TRPA1 is relevant to AßOs binding and AßOs-induced oxidative stress/death in neuronal cells. We demonstrated the correlation between the up-regulation and spreading of both AßOs and TRPA1, in all the approaches used. Herein, we are also reporting TRPA1 augmented expression in the microglia and its possible role in the inflammation process. Of note, TRPA1 selective antagonist (HC030031) oral treatment improved memory deficits in the different mouse models of approach. Besides, reduced Aß burden in plaques and oligomers with consequent improvement on AßOs-induced synaptic loss. We propose TRPA1 as novel potential target to AßOs-induced toxicity and further memory impairment, being essential to AD pathogenesis