Infecção bacteriana neonatal como fator de risco para predisposição à doença de Alzheimer em camundongos

Abstract

Crescentes evidências sugerem que doenças neurodegenerativas, como doença de Alzheimer (DA) e Parkinson, podem ter relação com diferentes insultos perinatais. Estudos experimentais mostram que a infecção bacteriana durante o período neonatal pode resultar em prejuízo de aprendizado e de memória em animais na vida adulta. No presente estudo, avaliamos se a infecção neonatal em camundongos aumenta a suscetibilidade dos animais para desenvolver DA na vida adulta, e as possíveis alterações morfológicas envolvidas nesse processo. Como modelo experimental, utilizamos a injeção intracerebroventricular (icv) de oligômeros do peptídeo beta-amiloide (AßOs), as principais neurotoxinas presentes no cérebro de pacientes com DA, que resultam em prejuízo cognitivo em camundongos. A infecção neonatal foi induzida pela injeção subcutânea de E. coli (0,5 x 106 UFC) em animais com quatro dias de vida (P4). Nossos resultados mostram que a injeção icv de uma dose não tóxica de AßOs (1 pmol/sítio, icv) para camundongos adultos saudáveis foi capaz de induzir prejuízo cognitivo quando associado a uma infecção bacteriana neonatal. Os resultados das análises imuno-histoquímicas para proliferação neural demonstraram que a infecção neonatal induz à diminuição do número de células em proliferação, positivas para o anticorpo anti-KI67, em todas as regiões hipocampais avaliadas (CA1, CA3 e GD), 24 horas após a infecção. O número de progenitores neurais também estava diminuído no hipocampo de animais que receberam injeção de E. coli aos 4 dias de vida, conforme demonstrado pela diminuição do número de células positivas para a Nestin. A infecção neonatal mostrou-se eficiente em induzir aumento da morte neuronal na região do GD do hipocampo de camundongos, 24 horas após injeção de E. coli subcutânea (P5), conforme observado nas análises histoquímicas de Fluoro-Jade. Também demonstramos que a infecção bacteriana neonatal resulta em aumento no número de células positivas para o marcador neuronal Neu N na região do córtex parietal, quando avaliados em P21, e aumento de imunorreatividade para GFAP na região CA3 do hipocampo, em P14. Finalmente, foi observado que a infecção neonatal resulta em perda sináptica nas regiões CA1 e CA3 do hipocampo de camundongos, conforme demonstrado pela diminuição da expressão da proteína sinaptofisina, tanto em P5 como P14. Em conjunto, esses dados sugerem que alterações celulares durante o período pós-natal, como diminuição de proliferação, aumento de morte neuronal e diminuição de proteína sináptica na região do hipocampo podem contribuir para o aumento da susceptibilidade de camundongos à toxicidade induzida pelos AßO na vida adulta. Nossos achados poderão contribuir para o entendimento de mecanismos que influenciam no aumento do o risco de desenvolvimento da DA.

Abstract : Growing evidence suggests that many neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's, may be related to different perinatal insults. Experimental studies show that bacterial infection during the neonatal period results in increased susceptibility of animals to cognitive impairment in adult life. In the present study we evaluated whether neonatal infection in mice increases the susceptibility of animals to develop AD in adult life, and the possible morphologic alterations involved in this process. As an experimental model, used the intracerebroventricular (icv) injection of beta-amyloid peptide oligomers (AßOs), the major neurotoxins present in the brains of AD patients, resulting in cognitive impairment in mice. Neonatal infection was induced by subcutaneous injection of E. coli (0.5 x10 6 CFU) in four-day-old animals (P4). Our results show that icv injection of a non-toxic dose of AßOs (1 pmol / site, icv) for adult mice was not able to induce cognitive impairment when associated with a neonatal bacterial infection. We demonstrated that neonatal bacterial infection results in an increase in the number of neurons positive for the Neu N neuronal marker in the parietal cortex region, when evaluated in P21, and an increase in GFAP immunoreactivity in the CA3 region of the hippocampus at P14. The results of the immunohistochemical analyzes for neural proliferation demonstrated that neonatal infection induces a decrease in the number of proliferating cells positive for the anti-KI67 antibody in all hippocampal regions evaluated (CA1, CA3, and GD), 24 hours after Infection (P5). The number of neural progenitors was also decreased (P14) in the hippocampus of animals that recivied E. coli injection at 4 days of age, as demonstrated by the decrease in the number of nestin-positive cells. Neonatal infection proved to be efficient in inducing increased neuronal death in the hippocampus GD region of mice, 24 h after injection of subcutaneous E. coli (P5), as observed in histochemical analyzes of Fluor-Jade. Finally, we observed that the infection Neonatal infection results in synaptic loss in the CA1 and CA3 regions of the hippocampus of mice, as demonstrated by decreased expression of the protein synaptophysin in both P5 and P14. Together, these data suggest that cellular changes during the postnatal period, such as decreased proliferation, increased neuronal death, and decreased synaptic protein in the hippocampus region may contribute to increased susceptibility of mice to Aß-induced toxicity In adult life. Our findings may contribute to the understanding of mechanisms that influence the increase in the risk of developing AD.