Mecanismos subjacentes à disfunção cerebral induzida pela hipercolesterolemia : um estudo in vitro

Abstract

A hipercolesterolemia, além de ser um fator de risco para doenças cardiovasculares, vem sendo também associada ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Além disso, recentemente, altas concentrações plasmáticas da lipoproteína de baixa densidade (LDL) passou a ser considerado um fator de risco para o desenvolvimento de demência. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi elucidar os mecanismos subjacentes pelos quais a hipercolesterolemia induz a danos cerebrais. Para isso, foram utilizadas linhagens de neurônio de hipocampo de camundongos (HT-22) expostas à LDL ou ao meio condicionado (MC) de micróglias; e uma linhagem celular de micróglias de camundongos (BV-2) expostas à LDL ou ao plasma de camundongos hipercolesterolêmicos. Parâmetros de viabilidade, função mitocondrial e lisossomal, autofagia e fatores inflamatórios foram avaliados. A exposição à LDL em células de hipocampo de camundongo HT-22 induziu disfunção mitocondrial, aumento da expressão de genes associados com a fusão mitocondrial, aumento da geração de superóxido mitocondrial e alterou atividade antioxidante, além de levar ao aumento de gotas lipídicas. Em células microgliais a LDL induziu a um estado disfuncional, com o aumento de gotas lipídicas, alterações em genes associados com a fagocitose e diminuição da autofagia. Quando as micróglias foram expostas ao plasma hipercolesterolêmico de camundongos, foi observado o aumento de gotas lipídicas, alterações morfológicas, além de alterações na viabilidade celular. Ainda, quando as células neuronais HT-22 foram expostas ao MC de micróglias expostas previamente à LDL e ao plasma hipercolesterolêmico de camundongos, observamos alterações em marcadores mitocondriais. Esse resultado sugere um efeito neurotóxico induzido pelos mediadores liberados pelas micróglias expostas ao plasma rico em colesterol. Sendo assim, podemos concluir que a LDL induz à disfunção mitocondrial de uma linhagem de neurônios hipocampais, principal área cerebral associada com a formação da memória. Além disso, fatores hipercolesterolêmicos como LDL e plasma de camundongos hipercolesterolêmicos causam a um estado disfuncional da micróglia. Por fim, os mediadores liberados pelas micróglias parecem ter um efeito neurotóxico.

Hypercholesterolemia, beyond a risk factor for cardiovascular diseases, has also been associated with the development of neurodegenerative diseases. Furthermore, recently, high plasmatic low-density lipoprotein (LDL)-cholesterol levels have been considered a risk factor for the development of dementia. Therefore, this study aimed to elucidate the underlying mechanisms by which hypercholesterolemia induces brain damage. For this, we used mouse hippocampal neuron cell lines (HT-22) exposed to LDL or conditioned medium (CM) from microglia; mouse microglial cells line (BV-2) were exposed to LDL or plasma from hypercholesterolemic mice. Viability, mitochondrial, lysosomal function and autophagy parameters, and inflammatory factors were evaluated. LDL exposure in hippocampal neuron HT-22 cells induced mitochondrial dysfunction, increased the expression of genes associated with mitochondrial fusion, increased mitochondrial superoxide production, altered antioxidant activity, and enhanced the lipid droplet. In microglial cells, LDL induced a dysfunctional state, with increased lipid droplets, alterations in genes associated with phagocytosis, and decreased autophagy. When microglia were exposed to the hypercholesterolemic plasma from mice, we observed an increase in lipid droplets, morphological alterations, besides cell viability changes. Furthermore, when HT-22 neuronal cells were exposed to the CM of microglia previously exposed to LDL or hypercholesterolemic plasma from mice, alterations in mitochondrial markers were observed. This result suggests a neurotoxic effect induced by mediators released by microglia exposed to cholesterol-rich plasma. Therefore, we can conclude that LDL induces mitochondrial dysfunction in a hippocampal neuron cell line, the main brain area associated with memory formation. In addition, hypercholesterolemic factors such as LDL and plasma from hypercholesterolemic mice induce a dysfunctional state of microglia. Finally, the mediators released by microglia appear to have a neurotoxic effect.