Alterações fisiopatológicas em órgãos periféricos na doença de Alzheimer: uma visão global do stresse oxidativo e lipidómica no fígado
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2016-08-22
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Resumo
A doença de Alzheimer (AD) representa genericamente um processo de demência progressiva, caraterizada em estádios primários por uma profunda incapacidade para formar novas memórias. Esta patologia é caraterizada pela morte neuronal em área particulares do cérebro, tendo como marcadores fisiopatológicos a acumulação extracelular das placas senis (formadas pela deposição do peptídeo β-amilóide) e a formação intracelular de tranças neurofibrilares constituídas pela proteína tau hiperfosforilada.
Neste trabalho utilizaram-se murganhos 3xTg-AD com 12 meses de idade, como animais modelo para a doença de Alzheimer e animais da estirpe selvagem (NonTg) com idade equivalente como controlos, para avaliar o impacto da doença ao nível da atividade das células do fígado. O fígado foi escolhido para o estudo devido ao papel fundamental que desempenha no metabolismo bioenergético, em particular na manutenção de níveis de glicose no sangue capazes de satisfazer as necessidades do sistema nervoso central, e no metabolismo lipídico com influência na síntese, degradação e redistribuição dos lípidos pelos diferentes tecidos e órgãos, incluindo o cérebro. Usaram-se homogeneizados do fígado, mitocôndrias e peroxissomas isolados do fígado de animais 3xTg-AD e NonTg para avaliar a influência da patologia: i) no estado de oxidação-redução das células e organelos, considerando parâmetros enzimáticos (atividades da catalase e SOD) e não enzimáticos (GSH/GSSG, conteúdo total em tióis e TBARS) e ii) na composição em ácidos gordos dos fosfolípidos das células do fígado e das membranas dos peroxissomas.
Os resultados obtidos mostram que os homogeneizados de fígado dos animais 3xTg-AD apresentam uma atividade da catalase significativamente inferior à dos seus congéneres NonTG, o mesmo acontece ao nível das mitocôndrias e dos peroxissomas, apesar das diferenças serem significativas apenas ao nível dos peroxissomas. Adicionalmente, a atividade da SOD está aumentada nos homogeneizados do fígado dos 3xTg-AD, mas não nas mitocôndrias nem nos peroxissomas, sugerindo que a patologia afeta a distribuição intracelular desta enzima. Apesar do conteúdo total em tióis e a razão GSH/GSSG no fígado dos murganhos 3xTg-AD ser semelhante à dos controlos, as suas mitocôndrias apresentam uma menor razão GSH/GSSG, sugerindo alterações no estado de oxidação-redução deste organelo. Estes resultados mostram que as células do fígado dos animais 3xTg-AD estão mais suscetíveis ao stresse oxidativo do que as dos seus congéneres NonTg. De facto, uma maior acumulação dos produtos da peroxidação lipídica são detetados nos homogeneizados, nas mitocôndrias e nos peroxissomas do fígado dos animais 3xTg-AD em relação aos controlos.
O perfil dos ácidos gordos do conjunto das membranas celulares das células do fígado e das membranas dos peroxissomas mostra que a patologia desenvolvida pelos animais 3xTg-AD afeta o metabolismo lipídico ao nível do fígado. As alterações lipídicas são particularmente evidenciadas por uma redução na abundância relativa dos ácidos gordos monoinsaturados dos animais 3xTg-AD, detetada no lipidoma quer dos homogeneizados quer dos peroxissomas e por um aumento dos índices de peroxibilidade e de insaturação ao nível dos peroxissomas.
Em suma, o conjunto dos resultados obtidos mostraram que a patologia, semelhante à doença de Alzheimer, desenvolvida pelos murganhos 3xTg-AD está associada a alterações na atividade das células do fígado.
Alzheimer's disease (AD) is the generic name for a process of progressive dementia characterized in the early stages by a profound inability to form new memories. The pathological hallmarks of AD are the extracellular accumulation of senile plaques (mostly formed by deposition of amyloid-β peptide) and the intracellular formation of neurofibrillary tangles composed by hyperphosphorylated tau protein. In the present work, triple transgenic (3xTg-AD) mice with 12 months old were used as animal model for AD and age-matched wild-type (NonTg) mice as healthy controls, in order to evaluate the impact of the disease on the activity of liver cells. The work was carry out with liver homogenates, mitochondria and peroxisomes isolated from liver since the liver is an organ that play a key role on: i) the regulation of blood glucose levels, which are essential to the brain bioenergetics metabolism; ii) lipid metabolism with direct influence on lipid synthesis, degradation and redistribution for whole tissues and organs, including the brain. Thus, the influence of the AD-like pathology on liver functionality was assessed considering putative changes on: i) the redox state of cells, mitochondria and peroxisomes, evaluated by enzymatic (catalase and SOD) and non-enzymatic (GSH/GSSG ratio, the total content of thiols and TBARS) parameters and ii) the fatty acids profile of membrane lipids of liver cells and peroxisomes. The results reveal that the liver homogenates, mitochondria and peroxisomes obtained from 3xTg-AD animals exhibit a decreased catalase activity as compared with matched controls obtained from NonTg. On the other hand, the SOD activity is increased in the liver homogenates obtained from 3xTg-AD liver, but not in the liver peroxisomes or mitochondria, suggesting that the pathology affects the intracellular distribution of this enzyme. Although the total cellular pools of thiols and the GSH/GSSG ratio in the 3xTg-AD mice livers are similar to the values obtained from controls, the mitochondrial GSH/GSSG ratio is lower, suggesting changes in the redox state this organelle. The present results indicate that the liver cells of 3xTg-AD animals are more susceptible to oxidative stress than their counterparts NonTg. In fact, an increase of the lipid peroxidation products are detected in the liver homogenates, mitochondria and peroxisomes obtained from 3xTg-AD mice. The fatty acids profile of all liver cells and liver peroxisomes show that AD-like pathology developed by 3xTg-AD mice affect the liver lipid metabolism. Lipid changes connected with liver cells of 3xTg-AD mice are mainly evidenced by a decrease in the overall monounsaturated fatty acids detected in both liver homogenates and liver peroxisomes; and by an increase of the peroxidizability and unsaturation indices, mainly detected in peroxisomes. In short, the overall results showed that the pathology similar to Alzheimer's disease developed by 3xTg-AD mice is associated with changes in the activity of liver cells.
Alzheimer's disease (AD) is the generic name for a process of progressive dementia characterized in the early stages by a profound inability to form new memories. The pathological hallmarks of AD are the extracellular accumulation of senile plaques (mostly formed by deposition of amyloid-β peptide) and the intracellular formation of neurofibrillary tangles composed by hyperphosphorylated tau protein. In the present work, triple transgenic (3xTg-AD) mice with 12 months old were used as animal model for AD and age-matched wild-type (NonTg) mice as healthy controls, in order to evaluate the impact of the disease on the activity of liver cells. The work was carry out with liver homogenates, mitochondria and peroxisomes isolated from liver since the liver is an organ that play a key role on: i) the regulation of blood glucose levels, which are essential to the brain bioenergetics metabolism; ii) lipid metabolism with direct influence on lipid synthesis, degradation and redistribution for whole tissues and organs, including the brain. Thus, the influence of the AD-like pathology on liver functionality was assessed considering putative changes on: i) the redox state of cells, mitochondria and peroxisomes, evaluated by enzymatic (catalase and SOD) and non-enzymatic (GSH/GSSG ratio, the total content of thiols and TBARS) parameters and ii) the fatty acids profile of membrane lipids of liver cells and peroxisomes. The results reveal that the liver homogenates, mitochondria and peroxisomes obtained from 3xTg-AD animals exhibit a decreased catalase activity as compared with matched controls obtained from NonTg. On the other hand, the SOD activity is increased in the liver homogenates obtained from 3xTg-AD liver, but not in the liver peroxisomes or mitochondria, suggesting that the pathology affects the intracellular distribution of this enzyme. Although the total cellular pools of thiols and the GSH/GSSG ratio in the 3xTg-AD mice livers are similar to the values obtained from controls, the mitochondrial GSH/GSSG ratio is lower, suggesting changes in the redox state this organelle. The present results indicate that the liver cells of 3xTg-AD animals are more susceptible to oxidative stress than their counterparts NonTg. In fact, an increase of the lipid peroxidation products are detected in the liver homogenates, mitochondria and peroxisomes obtained from 3xTg-AD mice. The fatty acids profile of all liver cells and liver peroxisomes show that AD-like pathology developed by 3xTg-AD mice affect the liver lipid metabolism. Lipid changes connected with liver cells of 3xTg-AD mice are mainly evidenced by a decrease in the overall monounsaturated fatty acids detected in both liver homogenates and liver peroxisomes; and by an increase of the peroxidizability and unsaturation indices, mainly detected in peroxisomes. In short, the overall results showed that the pathology similar to Alzheimer's disease developed by 3xTg-AD mice is associated with changes in the activity of liver cells.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Bioquímica
Palavras-chave
Doença de Alzheimer , Fígado , Stresse oxidativo , Ácidos gordos