Alterações neuropatológicas induzidas pelo tratamento neonatal com ferro e pelo envelhecimento em ratos e em camundongos transgênicos e suas implicações em processos neurodegenerativos

Abstract

The present study was aimed to investigate neuropathological changes in adult and old rats, and in APP/PS1 transgenic mice subjected to supplementary iron administration in a critical postnatal period in order to study the contribution of environmental and genetic risk factors to the pathogenesis of neurodegenerative disorders. No significant differences in abundance of proteins β-amyloid, phosphorylated tau and α-synuclein analysed by IHC in brain were seen, when treated and non-treated rats were compared. Increased astrocytosis, revealed by densitometry of immnoreactive astrocytes marcked with GFAP, was found in old (24 months) treated rats in substantia nigra and striatum and in the hippocampus of adult (3 months) treated rats when compared to age-matching controls. No modifications in β-amyloid burden were seen in treated and non-treated APP/PS1 mice. No differences in microglial reactions were observed when comparing the four groups of mice: transgenic with iron (TgFe), transgenic with sorbitol (TgSb), wild type with iron (WtFe) and wild type with sorbitol (WtSb). Yet increased astrocytosis, as revealed by densitometry of immnoreactive astrocytes marcked with GFAP, and increased expression levels of GFAP, as revealed by western blotting, were found in iron-treated mice (both Tg and Wt) when compared with TgSb and WtSb. This was accompanied by significant changes in brain fatty acid composition in APP/PS1 mice that lead to a lower membrane peroxidizability index and to reduced protein oxidative damage. The present findings clearly document that excess of iron during the neonatal period impacts in the cellular and molecular composition of the adult and old brain rats and APP/PS1 trangenic mice. These observations may encourage further studies focused on the effects of dietary supplementations in children.

O presente estudo foi planejado para investigar alterações neuropatológicas em ratos adultos e velhos, e em camundongos trangênicos APP/PS1 submetidos à administração de ferro suplementar num período crítico pós-natal, com o objetivo de estudar a contribuição de fatores de risco ambientais e genéticos na patogênese de doenças neurodegenerativas. Nenhuma diferença significativa foi vista na abundância das proteínas β-amilóide, tau fosforilada e na α-sinucleína, analisados por IHC no encéfalo, quando ratos tratados com ferro e sem ferro são comparados. Aumento de astrocitose, detectada por densitometria de astrócitos imunoreativos marcados por GFAP, foi encontrado em ratos velhos (24 meses) tratados com ferro na substância negra e estriado e no hipocampo de ratos adultos (3 meses) tratados com ferro quando comparados com controles pareados por idade. Nenhuma modificação nas placas de β-amilóide foram vistas em camundongos trangênicos APP/PS1 tratados e não tratados. Nenhuma diferença na reação microglial foi observada quando comparados os 4 grupos: trangênicos com ferro (TgFe), transgênicos com sorbitol (TgSb), wild type com ferro (WtFe), wild type com sorbitol (WtSb). Ainda, aumento em astrocitose, revelado por densitometria de astrócitos reativos marcados por GFAP, e aumento de níveis de expressão de GFAP, revelados por western blotting, foram encontrados em camundongos tratados com ferro (tanto Tg como Wt) quando comparados com TgSb e WtSb. Este aumento foi acompanhado por alterações significativas na composição de ácidos graxos no cérebro de camundongos APP/PS1 que levaram à diminuição do índice de capacidade peroxidativa de membrana e redução do dano oxidativo protéico. Os presentes achados claramente documentam que o excesso de ferro durante o período neonatal impacta na composição celular e molecular de cérebros de ratos adultos e velhos e de camundongos trangênicos APP/PS1. Estas observações podem encorajar mais estudos focados nos efeitos de suplementações na dieta de crianças.