Papel dos receptores RAGE e TLR4 na toxicidade induzida por 6-hidroxidopamina em linhagem SH-SY5Y diferenciada

Abstract

A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa progressiva, e sua incidência aumenta proporcionalmente em relação ao aumento da expectativa de vida populacional. Disfunção mitocondrial, estresse oxidativo, excitotoxicidade e neuroinflamação crônica são alguns dos mecanismos que levam à degeneração progressiva dos neurônios dopaminérgicos da substância nigra pars compacta, uma das características fisiopatológicas da DP. O RAGE é um receptor transmembrana, com capacidade de reconhecimento multiligante e a indução da sua expressão nas células, ativa importantes vias de sinalização associadas ao estresse oxidativo e neuroinflamação. O TLR4, um receptor de membrana, possui um desempenho crucial durante processos inflamatórios. Sua estimulação excessiva está associada a produção mediadores próinflamatórios estando implicado em diversos estudos sobre progressão da neurodegeneração. A cooperação RAGE e TLR4 resulta na perpetuação de suas expressões, aumentando a sua atividade e promovendo uma sustentação da inflamação, devido a ativação sinérgica de suas vias de sinalização. Até o momento, a cooperação entre RAGE e TLR4 no neurônio é menos explorada, criando uma importante lacuna sobre o potencial terapêutico do bloqueio dos receptores para abordagens na DP. Portanto, o objetivo desse estudo foi verificar o papel do RAGE e de TLR4 em um modelo in vitro da DP, bloqueando os receptores através da administração dos inibidores FPS-ZM1 e TAK-242, respectivamente, na linhagem celular SHSY5Y diferenciada por ácido retinóico exposta a 6-hidroxidopamina (6-OHDA). Os resultados mostram que houve uma interdependência entre RAGE e TLR4 em um contexto neuronal. Ainda, a 6-OHDA induziu o aumento da expressão do RAGE e de TLR4, bem como das citocinas TNFα e IL6. Além disso, a inibição do RAGE e TLR4 atenuou a neuroinflamação no modelo e foi capaz de suprimir a disfunção da atividade mitocondrial induzida pela 6-OHDA. Tais resultados sugerem que o crosstalk da sinalização de RAGE e de TLR4 controla eventos críticos para a manutenção da viabilidade neuronal em um contexto de toxicidade dopaminérgica, através do controle da expressão de citocinas pró-inflamatórias que acontece provavelmente em respostas as disfunções mitocondriais.

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disease, and its incidence increases proportionally with the increase in population life expectancy. Mitochondrial dysfunction, oxidative stress, excitotoxicity and chronic neuroinflammation are some of the mechanisms that lead to the progressive degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta, one of the pathophysiological characteristics of PD. RAGE is a transmembrane receptor, capable of multiligand recognition and the induction of its expression in cells, activates important signaling pathways associated with oxidative stress and neuroinflammation. TLR4, a membrane receptor, plays a crucial role during inflammatory processes. Its excessive stimulation is associated with the production of pro-inflammatory mediators, being implicated in several studies on the progression of neurodegeneration. The cooperation of RAGE and TLR4 results in the perpetuation of their expressions, increasing their activity and promoting inflammation sustenance due to the synergistic activation of their signaling pathways. To date, the cooperation between RAGE and TLR4 in the neuron is less explored, creating an important gap on the therapeutic potential of receptor blockade for approaches in PD. Therefore, the aim of this study was to verify the role of RAGE and TLR4 in an in vitro model of PD, blocking the receptors through the administration of FPS-ZM1 and TAK-242 inhibitors, respectively, in the retinoic acid differentiated SH-SY5Y cell line exposed to 6-hydroxydopamine (6-OHDA). The results show that there was an interdependence between RAGE and TLR4 in a neuronal context. Furthermore, 6-OHDA induced an increase in the expression of RAGE and TLR4, as well as the cytokines TNFα and IL6. Moreover, inhibition of RAGE and TLR4 attenuated neuroinflammation in the model and was able to suppress the dysfunction of mitochondrial activity induced by 6-OHDA. These results suggest that the crosstalk of RAGE and TLR4 signaling controls critical events for the maintenance of neuronal viability in a context of dopaminergic toxicity, through the control of the expression of pro-inflammatory cytokines, which probably occurs in response to mitochondrial dysfunction.