Efeitos de ácidos graxos saturados de cadeia longa, cinamaldeído ou benzoato de sódio em astrócitos

Abstract

Os astrócitos são células com funções essenciais para a homeostase do sistema nervoso central capazes de detectar e responder a insultos centrais e periféricos. Disfunções astrocíticas podem resultar em distúrbios como as doenças neurodegenerativas, que agem em vias inflamatórias, de estresse oxidativo e de glicação. Além disso, é sugerido que desequilíbrios no metabolismo e nas concentrações dos ácidos graxos saturados de cadeia longa poderiam estimular o início e a progressão de distúrbios cerebrais. Dentre as estratégias neuroprotetoras, um composto proveniente da canela, o cinamaldeído e seu metabólito benzoato de sódio (NaB) têm se destacado, porém suas ações nos astrócitos permanecem pouco investigadas. Dessa forma, um dos nossos objetivos foi revisar a literatura sobre os efeitos inflamatórios dos ácidos graxos saturados de cadeia longa nos astrócitos. Também, tivemos como objetivo verificar se as funções dos astrócitos são alteradas pela adição de ácidos graxos saturados de cadeia longa. Além disso, analisamos se o cinamaldeído ou o NaB seriam alternativas interessantes para o tratamento das doenças neurodegenerativas. Para avaliar os efeitos dos ácidos graxos saturados de cadeia longa nos astrócitos, foram utilizadas culturas primárias incubadas com 25 a 100 μM de ácido mirístico, palmítico, esteárico, linoleico ou linolênico por 24 horas. Observamos um aumento na secreção de fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) nas células incubadas com todos ácidos graxos saturados, porém apenas o ácido palmítico aumentou a secreção de S100B. O ácido palmítico também estimulou a translocação nuclear do fator nuclear kappa B. Para analisar os efeitos dos compostos provenientes da canela nas culturas primárias de astrócitos, as células foram incubadas com 50 a 200 μM de cinamaldeído ou 100 a 500 μM de NaB por 24 horas. O cinamaldeído ou o NaB não causaram alterações na redução de MTT, na incorporação do corante vermelho neutro ou iodeto de propídio, porém 200 μM de cinamaldeído aumentou a atividade extracelular da enzima lactato desidrogenase (LDH). A incubação de cinamaldeído ocasionou um aumento dependente da dose no conteúdo de glutationa reduzida (GSH) e todas as concentrações diminuíram a captação de glicose. Enquanto isso, 100 μM de cinamaldeído diminuiu a atividade da enzima glutamina sintetase (GS) e aumentou o conteúdo de proteína glial fibrilar ácida; 200 μM desse composto diminuiu a secreção de S100B e a captação de glutamato. Em relação ao NaB, a concentração de 250 μM aumentou a atividade de GS e 100 μM aumentou o imunoconteúdo de GSH. Em uma etapa seguinte, os astrócitos foram pré-incubados com 100 μM de cinamaldeído ou 250 μM de NaB para verificar uma possível proteção perante diferentes insultos que mimetizam condições observadas em doenças neurodegenerativas. Para o insulto inflamatório com lipopolissacarídeo, tanto o cinamaldeído quanto o NaB preveniram o aumento na secreção de TNF-α. insulto oxidante com peróxido de hidrogênio causou um aumento na atividade extracelular de LDH que foi evitado pela exposição ao cinamaldeído. Além disso, a diminuição na atividade de GS ocasionada pelo peróxido de hidrogênio foi prevenida pela incubação de cinamaldeído ou NaB. insulto glicante com metilglioxal ocasionou um aumento na captação de glicose e uma diminuição na secreção de S100B, sendo ambos prevenidos pela incubação de cinamaldeído ou NaB. Dessa forma, pode-se concluir que os ácidos graxos saturados de cadeia longa afetam a homeostase astrocítica e, assim, podem contribuir para o processo neuroinflamatório observado em doenças neurodegenerativas. Além disso, podemos verificar que principalmente o cinamaldeído, mas também o NaB, modulam funções astrocíticas per se e frente a diferentes insultos, mostrando potencial para agir em vias envolvidas nas doenças neurodegenerativas.

Astrocytes are cells with essential functions for the central nervous system homeostasis, capable of detecting and responding to central and peripheral insults. Dysfunctions on astrocytes can result in disorders such as neurodegenerative diseases, which act on inflammatory, oxidative stress, and glycation pathways. Furthermore, it is suggested that imbalances in metabolism and concentrations of long-chain saturated fatty acids could stimulate the onset and progression of brain disorders. Among the neuroprotective strategies, a cinnamon compound, cinnamaldehyde and its metabolite sodium benzoate (NaB) have been highlighted, but their action on astrocytes remains poorly understood. Therefore, one of our objectives was to review the literature on the inflammatory effects of long-chain saturated fatty acids on astrocytes. We also aimed to verify whether long-chain saturated fatty acids alter astrocyte functions. Furthermore, we analyzed whether cinnamaldehyde or NaB would be interesting alternatives for neurodegenerative diseases treatment. To evaluate the effects of long-chain saturated fatty acids on astrocytes, primary cultures were incubated with 25 to 100 μM of myristic, stearic, palmitic, linoleic, or linolenic acids for 24 hours. We observed an increase in tumor necrosis factor alpha (TNF-α) secretion in cells incubated with all saturated fatty acids, but only palmitic acid increased S100B secretion. Palmitic acid also stimulated nuclear translocation of nuclear factor kappa B. Cinnamaldehyde or NaB did not alter MTT reduction, neutral red dye, or propidium iodide incorporation, however, 200 μM cinnamaldehyde increased the extracellular activity of lactate dehydrogenase (LDH) enzyme. Cinnamaldehyde incubation increased the reduced glutathione (GSH) content in a dose-dependent manner, and all concentrations decreased glucose uptake. Meanwhile, 100 μM cinnamaldehyde decreased glutamine synthetase (GS) enzyme activity and increased glial fibrillary acidic protein content; 200 μM of this compound decreased S100B secretion and glutamate uptake. Regarding NaB, the concentration of 250 μM increased GS activity and 100 μM increased GSH immunocontent. In the next step, astrocytes were pre-incubated with 100 μM cinnamaldehyde or 250 μM NaB to verify possible protection against different insults that mimic conditions observed in neurodegenerative diseases. For the inflammatory insult with lipopolysaccharide, both cinnamaldehyde and NaB prevented the increase in TNF-α secretion. The oxidative insult with hydrogen peroxide caused an increase in extracellular LDH activity that was prevented by exposure to cinnamaldehyde. Furthermore, the decrease in GS activity caused by hydrogen peroxide was prevented by incubating cinnamaldehyde or NaB. The glycant insult with methylglyoxal increased the glucose uptake and decreased the S100B secretion, both of which were prevented by incubation with cinnamaldehyde or NaB. Therefore, it can be concluded that long-chain saturated fatty acids affect astrocytic homeostasis and, thus, may contribute to the neuroinflammatory process observed in neurodegenerative diseases. Moreover, we noticed that mainly cinnamaldehyde, but also NaB, modulate astrocytic functions per se and against different insults, showing potential to act in pathways involved in neurodegenerative diseases.