Avaliação das bases moleculares e celulares de processos inflamatórios e neuroinflamatórios na Doença de Parkinson : o papel dos receptores TLR4 e RAGE

Abstract

A inflamação é uma resposta fisiológica complexa, que envolve a participação de diferentes células imunológicas e mediadores inflamatórios. O sistema imunológico é constituído por células estruturadas com receptores de membrana capazes de reconhecer padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) e a danos (DAMPs), como é o caso dos receptores do tipo toll, incluindo o TLR4, e o receptor de produtos finais de glicação avançada, o RAGE. Quando o estímulo inflamatório é acentuado, o RAGE e TLR4 são ativados e perpetuam o sinal pró-inflamatório, o que é capaz de danificar células e tecidos, tanto da periferia quanto do cérebro. A inflamação periférica e central vem sendo associada com a Doença de Parkinson (DP); produção elevada de citocinas inflamatórias e a reatividade microglial têm papel central na patogênese. O mecanismo desencadeador da DP ainda não foi identificado e os tratamentos disponíveis focam na sintomatologia. O objetivo desta tese é esclarecer o papel do TLR4 e RAGE na resposta imunológica inata e inflamação e elucidar como eles estão envolvidos na neuroinflamação e neurodegeneração dopaminérgica da Doença de Parkinson. No Capítulo I, investigamos o status inflamatório e perfil clínico de pacientes diagnosticados com DP; os DAMPs séricos encontraram-se diminuídos em DP quando comparados aos controles, e continuaram decaindo ao longo do tempo; ao mesmo tempo, pacientes com DP apresentaram um perfil anti-inflamatório de citocinas que se alterou para pró-inflamatório após um ano, mesmo sem evolução do estadiamento da doença. Além disso, desenvolvemos uma ferramenta capaz de predizer a DP no estágio HY 2. No Capítulo II avaliamos um modelo in vivo de denervação dopaminérgica e o receptor TLR4 apresentou estar envolvido na neuroinflamação e morte neuronal dopaminérgica, principalmente em fêmeas. Por fim, no Capítulo III apresentamos um estudo in vitro com linhagem de monócitos em que os receptores TLR4 e RAGE intermediaram respostas imunológicas celulares através da modulação da fagocitose e ativação do fator de transcrição nuclear kappa-B (NF-kB); já os agonistas dos receptores, tais como as proteínas do grupo de alta mobilidade 1 (HMGB1) e a proteína proteína de choque térmico de 70kD (HSP70), atuaram como mediadores pró-inflamatórios, atenuando o perfil anti-inflamatório. As modificações induzidas por processos inflamatórios através de TLR4 e RAGE são capazes de afetar a função imunológica, inflamação e também a sobrevivência dos neurônios dopaminérgicos, podendo estar na base da cadeia multifatorial de eventos que ocasionam a DP esporádica.

Inflammation is a complex physiological response that involves the participation of different immune cells and inflammatory mediators. The immune system consists of structured cells with membrane receptors capable of recognizing pathogen-associated (PAMPs) and damage-associated (DAMPs) molecular patterns, such as toll-like receptors, including TLR4, and the receptor for advanced glycation end products, RAGE. When the inflammatory stimulus is increased, RAGE and TLR4 are activated and perpetuate the pro-inflammatory signal, which is capable of damaging cells and tissues, both in the periphery and in the brain. Peripheral and central inflammation have been associated with Parkinson's Disease (PD); high production of inflammatory cytokines and glial reactivity play a central role in pathogenesis. The triggering mechanism of PD has not yet been identified and available treatments focus only on symptoms. The aim of this thesis is to establish the role of TLR4 and RAGE in the innate immune response and inflammation, to elucidate how they are involved in the neuroinflammation and dopaminergic neurodegeneration of Parkinson's Disease. In Chapter I, we investigated the inflammatory status and clinical profile of patients diagnosed with PD; serum DAMPs were found to be lower in PD when compared to controls, and continued to decline over time; at the same time, patients with PD presented an anti-inflammatory profile of cytokines that changed to pro-inflammatory after one year, even without progression of the disease staging. In addition, we developed a tool capable to predict PD at stage HY 2. In Chapter II we evaluated an in vivo model of dopaminergic denervation and the TLR4 receptor was shown to be involved in neuroinflammation and dopaminergic neuronal death, mainly in females. Finally, in Chapter III we present an in vitro study with a monocyte lineage where the TLR4 and RAGE receptors mediated cellular immune responses through modulation of phagocytosis and NF-kB activation; the agonists HMGB1 and HSP70, acted as pro-inflammatory mediators, attenuating the anti-inflammatory profile. The changes induced by inflammatory processes through TLR4 and RAGE are capable of affecting immune function, inflammation and also the survival of dopaminergic neurons, and may be at the base of multifactorial chain of events that cause sporadic PD.