Ovariectomia altera parâmetros comportamentais e neuroquímicos em hipocampo de ratas Wistar adultas : papel da suplementação com vitamina D

Abstract

A privação estrogênica característica da menopausa pode estar relacionada com efeitos negativos para a saúde da mulher, bem como ao aumento do risco de desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. A terapia normalmente utilizada para a menopausa é a reposição hormonal, porém efeitos adversos desta terapia são relatados. Portanto, há uma crescente busca por terapias complementares com a finalidade de minimizar os efeitos da menopausa. Neste sentido a vitamina D vem sendo proposta como possível protetora. Alterações comportamentais e bioquímicas (metabolismo energético e em importantes enzimas como acetilcolinesterase e Na+,K+-ATPase) já foram encontradas em estruturas cerebrais de ratas adultas submetidas à ovariectomia, um modelo de menopausa cirúrgica amplamente utilizado para mimetizar as alterações pós-menopausa. Baseado nisso, o objetivo do presente estudo foi investigar parâmetros comportamentais e bioquímicos (sistema fosforilante citoesqueletal, parâmetros inflamatórios, sistema colinérgico, de estresse oxidativo, dano a biomoléculas e comprimento de telômeros) em hipocampo de ratas adultas submetidas à ovariectomia. Níveis séricos de estradiol e calcidiol foram dosados. O papel da suplementação com vitamina D também foi investigado. A ovariectomia foi realizada em ratas Wistar adultas com 90 ou 180 dias. Trinta dias após o procedimento cirúrgico, suplementação com vitamina D na dose de 500 UI/Kg/dia por um período de 30 dias foi realizada. Resultados mostraram que a ovariectomia em ratas adultas com 90 dias provocou prejuízo na memória de reconhecimento de curto (teste 1 h após o treino) e longo prazo (teste 7 dias após o treino) na tarefa de reconhecimento de objetos, bem como na memória aversiva de longo prazo (teste 7 dias após o treino) na tarefa de esquiva inibitória. Além disso, a ovariectomia provocou um desequilíbrio no sistema fosforilante do citoesqueleto em hipocampo, evidenciado pela aumento na fosforilação da proteína glial fibrilar ácida e dos neurofilamentos de baixo peso molecular, médio peso molecular e alto peso molecular, sem alterar seus imunoconteúdos. A ovariectomia também causou aumento no imunoconteúdo da proteína cinase c-Jun-amino-terminal, da proteína cinase dependente de cálcio/calmodulina II e dos sítios repetições de aminoácidos lisina-serina-prolina, Ser55 e Ser57 fosforilados. A vitamina D reverteu os efeitos causados pela ovariectomia sobre o citoesqueleto, mas não reverteu os efeitos sobre a memória. Com relação aos parâmetros inflamatórios, a ovariectomia em ratas adultas com 90 dias causou aumento no imunoconteúdo de fosfo-NF-κb nuclear, bem como elevação dos níveis de TNF-α e interleucina-6, sem alterar interleucina 1-β. O sistema colinérgico também mostrou-se alterado através da ativação da enzima acetilcolinesterase, porém seu imunoconteúdo, e o imunoconteúdo da enzima colina acetiltransferase não apresentaram alterações. A suplementação com 3 vitamina D foi capaz de reverter parcialmente o aumento no fosfo-NF-κb e na interleucina-6. Os níveis de estradiol em soro das ratas submetidas à ovariectomia apresentaram-se diminuídos em relação aos controles e os níveis de calcidiol das ratas submetidas à suplementação com vitamina D apresentaram-se elevados em relação aos controles. Por fim, realizamos a ovariectomia em ratas adultas com 90 dias ou 180 dias e posterior suplementação com vitamina D. Resultados mostraram que a ovariectomia alterou a atividade de enzimas antioxidantes em ambas as idades, representada por aumento na atividade da catalase em ratas submetidas à ovariectomia com 90 dias e aumento na atividade da superóxido dismutase em ratas submetidas à ovariectomia com 180 dias. Não foram observados danos a lipídios de membrana e proteínas, porém foi observado dano ao DNA em ambas às idades. Os telômeros de ratas submetidas à ovariectomia com 180 dias apresentaram redução significativa. A suplementação com vitamina D foi capaz de reverter as alterações sobre o dano ao DNA e também no comprimento de telômeros. Juntos, nossos achados mostram alterações que podem estar presentes em mulheres na pós-menopausa e alguns efeitos benéficos da suplementação com vitamina D sobre o cérebro. Esperamos com nossos resultados auxiliar, pelo menos em parte, na compreensão da neurobiologia deste importante período na vida das mulheres, bem como abrir perspectivas para novos estudos envolvendo terapias auxiliares.

The estrogen deprivation characteristic of menopause may be related to negative effects on women's health, as well as to the increased risk of developing neurodegenerative diseases. The therapy normally used for menopause is hormone replacement, however adverse effects of this therapy are reported. Therefore, there is a growing search for complementary therapies to minimize the effects of menopause. In this sense vitamin D has been proposed as a possible protective. Behavioral and biochemical changes (energy metabolism and important enzymes such as acetylcholinesterase and Na+, K+-ATPase) have already been found in brain structures of adult rats subjected to ovariectomy, a model of surgical menopause widely used to mimic postmenopausal changes. Based on this, the objective of the present study was to investigate behavioral and biochemical parameters (cytoskeletal phosphorylating system, inflammatory parameters, cholinergic system, oxidative stress, biomolecule damage and telomer length) in hippocampus of adult rats submitted to ovariectomy. Serum levels of estradiol and calcidiol were measured. The role of vitamin D supplementation has also been investigated. Ovariectomy was performed in adult Wistar rats at 90 or 180 days. Thirty days after the surgical procedure, vitamin D supplementation at a dose of 500 IU/kg/ day for a period of 30 days was performed. Results showed that ovariectomy in 90 day-old adult rats resulted in short-term (1 h post-training) and long-term (7-day post-training) memory impairment in the object recognition task, as well as in long-term aversive memory (7 days post-training) in the task of inhibitory avoidance. In addition, ovariectomy caused an imbalance in the phosphorylating system of the cytoskeleton in the hippocampus, evidenced by the increase in the phosphorylation of the glial fibrillary acidic protein and of the neurofilaments of low molecular weight, medium molecular weight and high molecular weight, without altering their immunocontents. Ovariectomy also caused an increase in the immunocontent of the c-Jun-amino-terminal protein kinase, Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II, and the lysine-serine-proline repeat, Ser55 and Ser57 phosphorylated amino acid sites. Vitamin D reversed the effects of ovariectomy on the cytoskeleton, but did not reverse the effects on memory. With regard to inflammatory parameters, ovariectomy in 90-day-old adult rats caused an increase in the immunocontent of nuclear phospho-NF-κb, as well as elevated levels of TNF-α and interleukin-6, without altering interleukin 1-β. The cholinergic system was also altered by the activation of the enzyme acetylcholinesterase, but its immunocontent and the immunocontent of the enzyme choline acetyltransferase did not present alterations. Vitamin D supplementation was able to partially reverse the increase in phospho-NF-κb and interleukin-6. Serum estradiol levels in 5 ovariectomized rats were decreased compared to controls and calcidiol levels of rats submitted to vitamin D supplementation were higher than controls. Finally, we performed ovariectomy in adult rats at 90 or 180 days old and subsequent vitamin D supplementation. Our results showed that ovariectomy altered the activity of antioxidant enzymes at both ages, represented by increased catalase activity in rats submitted to ovariectomy at 90 days and increase in superoxide dismutase activity in rats submitted to ovariectomy at 180 days. No damage to membrane lipids and proteins was observed, but DNA damage was observed in both ages. The telomeres of rats submitted to ovariectomy at 180 days old presented a significant reduction. Vitamin D supplementation was able to reverse changes on DNA damage and also on telomere length. Together, our findings show changes that may be present in postmenopausal women and some beneficial effects of vitamin D supplementation on the brain. We hope, with our findings, to assist in the understanding and knowledge of the neurobiology of this important period of women's lives, as well as open up perspectives for future research involving adjunct therapies.