Decanoato de nandrolona e AMPK modulam a macroautofagia e bioenergética cerebral no envelhecimento

Abstract

Sabe-se que alterações na homeostase energética e proteica ao longo do envelhecimento, estão associadas com doenças neurodegenerativas. Fisiologicamente, a mitocôndria funciona como uma organela integradora do metabolismo energético oxidativo influenciando o sistema de depuração de proteínas desenoveladas e organelas disfuncionais, autofagia. O envelhecimento pode levar à ruptura funcional destes sistemas resultando em prejuízos neuroenergéticos e acúmulo de proteínas tóxicas. Neste sentido, o declínio nos níveis de testosterona, um hormônio anabólico, tem sido proposto como um potencializador do declínio das funções fisiológicas no envelhecimento. O objetivo deste estudo foi investigar se a suplementação com decanoato de nandrolona (ND), um derivado sintético da testosterona, em animais envelhecidos melhora o metabolismo energético mitocondrial e mecanismos autofágicos. Camundongos machos albino CF1 de 3 e 18 meses foram submetidos à análise basal de captação de fluorodesoxiglicose (18FDG) através de tomografia por emissão de pósitrons (microPET-FDG). Posteriormente eles foram alocados em 4 grupos que receberam uma injeção diária subcutânea de ND (15mg/kg; Grupos 3 m/ND e 18 m/ND) ou veículo oleoso (VEH) (Grupos 3 m/VEH; 18 m/VEH), durante 15 dias. Os animais foram resubmetidos à análise de microPET-FDG, e logo após a eutanásia foi realizada a respirometria de alta resolução, para avaliação funcional dos estados de respiração mitocondrial em preparações de sinaptossomas. Para tanto, utilizamos um protocolo com substratos energéticos, um desacoplador e inibidores do sistema de transporte de elétrons. Ainda, os imunoconteúdos hipotalâmicos de AMPK e pAMPKT172, bem como de LC3 foram avaliados como biomarcadores de homeostase energética e de fluxo autofágico, respectivamente. Os resultados demonstram que os camundongos envelhecidos não apresentaram alterações significativas na captação cerebral de 18FDG e nos estados de respiração mitocondrial. Também, os animais envelhecidos apresentaram menor razão pAMPKT172/ AMPK, Beclin-1, BCL-2 e LC3II/LC3I em relação aos animais jovens controle. A suplementação de ND nos animais jovens aumentou a captação de 18FDG e o consumo de oxigênio no estado routine sem influenciar os outros estados mitocondriais. A ND nos animais envelhecidos não aumentou a captação de 18FDG, e nem o consumo de oxigênio nos estados mitocondriais. Nos animais envelhecidos a ND aumentou a razão pAMPKT172/ AMPK e LC3II/LC3I, bem como a eficiência da fosforilação oxidativa mitocondrial. Observamos que este mecanismo não se dá por modulação de Beclin-1. Nossos resultados sugerem que envelhecimento não culmina necessariamente em modificações funcionais da capacidade energética cerebral, embora os biomarcadores moleculares de estado energético e fluxo autofágico estejam diminuídos. A ND melhorou a eficiência bioenergética mitocondrial e o fluxo autofágico sem aumentar a captação de 18FDG. Estes benefícios são provavelmente mediados pela reprogramação da sinalização via AMPK.

Physiologically, the mitochondria integrates oxidative metabolism and cellular mechanisms responsible for turnover of dysfunctional organelles and proteins namely autophagy. Conversely, aging disrupt this functional interplay, leading to neuroenergetic deficits coupled with protein aggregation. In this sense, the decay in testosterone levels, an anabolic hormone, has been proposed as a trigger to accelerate functional decline during ageing. Thus, in this study we investigated whether nandrolone decanoate (ND) supplementation, a synthetic analog of testosterone, in aged animals influences mitochondrial respiratory complex activity along with autophagic flux. Albino CF1 mice of 3 (3m) and 18 (18m) months of age where submitted to baseline fluorodeoxyglucose (18FDG) uptake analysis, through positron emission tomography scans (microPETFDG). They were separated in 4 groups that received daily subcutaneous injections for 15 days of either ND (15mg/kg) (Groups 3m/ND; 18m/ND), or equivalent volume of vehicle (Groups 3m/VEH; 18m/VEH). Mice were resubmitted to microPET-FDG analysis and euthanised. High resolution respirometry was performed to assess mitochondrial respiratory states function and respiratory control ratio (RCR) in synaptossomes of entire left hemisphere. For such, a protocol of substratres, uncouplers and inhibitors of electron transport system were sequentially titrated. Also, hypothalamic immunocontent of AMPK e pAMPKT172, as well as LC3, were assessed as biomarkers, proxy of homeostatic energy balance and autophagic flux, respectively. Results demonstrate that aged animals do not display significant alterations nor in brain 18FDG uptake, neither in mitochondrial respiratory states Routine, Leak, Oxphos and Uncoupled. Also, aged animals displayed reduced pAMPKT172/ AMPK ratio, and increased LC3-II compared to adult controls. ND supplementation in adults increased cerebral 18FDG uptake, as well as increased Routine mitochondrial oxygen consumption rate (OCR). Curiously, ND supplementation in aged animals did neither lead to 18FDG uptake, nor alterations in mitochondrial states OCR. In aged animals ND treatment caused an increased pAMPKT172/ AMPK ratio, LC3-II turnover, as well as increased mitochondrial oxidative phosphorylation efficiency, as evidenced by increased RCR. ND supplementation does not incur in significant alterations of Beclin- 1/BCL-2 immunocontents. Our results suggest that aging does not culminate necessarily in functional alterations in mitochondrial capacity to produce ATP, although molecular biomarkers of energetic status and autophagic flux are reduced. ND improved mitochondrial ATP synthesis and LC3-II turnover in aged mice without increasing 18FDG uptake. These benefits are probably mediated by reprogramming of AMPK signalling.