Análise da expressão de genes candidatos em modelo animal da doença de Alzheimer induzido pela estreptozotocina

Abstract

Resumo: A doença de Alzheimer (DA) é o distúrbio neurodegenerativo mais comum entre os idosos. A caracterização da DA consiste em comprometimento progressivo da memória e funções cognitivas, em conjunto com atrofia do hipocampo seguida pela atrofia do córtex cerebral. A DA familial, de origem genética, tem a menor frequência entre os pacientes. Já a DA esporádica, que abrange mais de 90% dos indivíduos com a doença, tem origem multifatorial e seu desenvolvimento e progressão envolvem diversas vias e patologias. A formação de placas amiloides, emaranhados neurofibrilares e neuroinflamação são citados como processos importantes no desenvolvimento e progressão da DA, porém o seu comportamento durante a doença é de difícil entendimento. Para conseguir responder melhor às questões de desenvolvimento da doença, o uso de modelo animal é de grande auxílio. Um modelo de ratos Wistar, não transgênicos, induzidos a DA por injeção intracerebroventricular (ICV) de estreptozotocina (STZ) apresenta características como comprometimento cognitivo e neuroinflamação. Dessa maneira, o objetivo desse trabalho é avaliar a alteração da expressão de oito genes envolvidos na patogênese da doença em um modelo animal da DA induzido por STZ. Foram analisados os genes ADAM10 e BACE1, envolvidos na formação de ?-amiloide; GSK3B, na constituição de emaranhados neurofibrilares; e AIF1, ABCA7, IL1B, IL6 e TNF-a, na neuroinflamação. Assim, os animais (todos machos) foram divididos em dois grupos, sendo 11 animais do grupo controle e 10 animais que receberam ICV-STZ. Todos os animais passaram por testes cognitivos, e a partir da extração de RNA do hipocampo e córtex pré-frontal (realizada 30 dias após ICV-STZ) foram realizadas PCRs quantitativas para verificação dos níveis de expressão gênica dos genes selecionados. Foi evidenciada a maior expressão de AIF1 no hipocampo dos animais induzidos por STZ (p = 1,083- 5), comprovando a existência de neuroinflamação. No mesmo grupo STZ, o aumento da expressão das citocinas pró-inflamatórias IL6 e TNF-a foi associado à memória de reconhecimento de curto prazo, por meio do teste cognitivo de reconhecimento de objeto. Uma maior dispersão da expressão gênica de ABCA7, AIF1, ADAM10, BACE1 e GSK3B no córtex pré-frontal dos animais controles foi verificada, já no grupo STZ a expressão gênica se torna mais homogênea, numa possível resposta ao estresse gerado pela toxina. A fim de verificar maiores alterações nas expressões dos genes que foram analisados, sugere-se a realização de estudos com coleta de tecidos em momentos diferentes. Portanto, além de confirmar as alterações cognitivas causadas pela STZ, nosso estudo verificou uma alteração da expressão gênica associada a essas mudanças cognitivas, o que ajuda a consolidar o uso desse modelo animal no estudo da DA e contribui para a elucidação das vias que influenciam no desenvolvimento da doença.

Abstract: Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder among the elderly. The AD characterization consists of progressive impairment of memory and cognitive functions, together with hippocampus atrophy followed by cerebral cortex atrophy. Familial AD, of genetic origin, has the lowest frequency among patients. Sporadic AD, which covers more than 90% of individuals with the disease, has a multifactorial origin and its development and progression involve several pathways and pathologies. The formation of amyloid plaques, neurofibrillary tangles and neuroinflammation are cited as important processes in AD development and progress, but their behavior during the disease is difficult to understand. To be able to better answer development questions, the use of an animal model is of great help. A model of non-transgenic Wistar rats induced to AD by intracerebroventricular (ICV) injection of streptozotocin (STZ) has characteristics such as cognitive impairment and neuroinflammation. Therefore, this work objective is to evaluate the expression alteration of eight genes involved in the disease pathogenesis in an AD animal model induced by STZ. The genes ADAM10 and BACE1, involved in ?-amyloid formation, GSK3B, in neurofibrillary tangles formation, and AIF1, ABCA7, IL1B, IL6 and TNF-a, in neuroinflammation, were analyzed. Thus, the animals (all males) were divided into two groups, where 11 animals were a control group and 10 animals received ICV-STZ. All animals underwent cognitive testing, and from the RNA extraction from hippocampus and prefrontal cortex (realized 30 days after ICV-STZ), quantitative PCRs were performed for verification of expression levels of the selected genes. The highest expression of AIF1 in hippocampus of animals induced by STZ was evidenced, proving the neuroinflammation existence. In the same STZ group, the pro-inflammatory cytokines IL6 and TNF-a enhanced levels were associated with short-term recognition memory through cognitive object recognition testing. A greater dispersion of ABCA7, AIF1, ADAM10, BACE1 and GSK3B expression in the prefrontal cortex of control animals was verified, whereas in the STZ group the gene expression is more homogenized in a possible response to the stress generated by the toxin. In order to verify major changes in the expressions of the analyzed genes, the realization of studies with tissue collection in different times is suggested. So, besides the confirmation of the cognitive alterations caused by STZ, our study verified an alteration of gene expression associated to these cognitive changes, which helps consolidate the use of this animal model in the AD study and contributes to the elucidation of the pathways that influences the disease development.