Efeitos do dimorfismo sexual na hipoperfusão encefálica crônica sobre a cognição, a homeostase redox e aspectos celulares no subcampo CA1 do hipocampo de ratos Wistar

Abstract

A demência vascular decorre da diminuição do fluxo sanguíneo encefálico, resultando em um declínio cognitivo progressivo, principalmente relacionado à memória. O modelo de oclusão de dois vasos (two vessel occlusion - 2VO) é utilizado para simular a hipoperfusão encefálica crônica. A análise das características celulares no hipocampo é fundamental, pois os neurônios são diretamente impactados, enquanto as células astrocitárias e microgliais podem amplificar a neuroinflamação e piorar a lesão. Além disso, o dimorfismo sexual emerge como um fator relevante, pois machos e fêmeas podem responder de forma distinta a condições patológicas e à ativação glial, o que pode influenciar a progressão da demência vascular. Compreender essas diferenças é crucial para o desenvolvimento de estratégias de tratamento mais eficazes para essa condição. Desta forma, este trabalho avaliou o papel do dimorfismo sexual de animais submetidos ao modelo de 2VO sobre a cognição, os parâmetros de estresse oxidativo e aspectos celulares relacionados aos neurônios, astrócitos e microglia no subcampo CA1 do hipocampo de ratos Wistar. Foram utilizados 45 machos e 45 fêmeas Wistar com 60 dias de idade. Os animais foram divididos em 4 grupos: machos (Sham M e 2VO M) e fêmeas (Sham F e 2VO F). Os animais 2VO foram submetidos a cirurgia de oclusão das artérias carótidas comuns. A primeira eutanásia ocorreu 14 dias após a primeira cirurgia e as amostras foram coletadas para avaliação de parâmetros de estresse oxidativo. Após 45 dias, conforme o protocolo experimental, os animais iniciaram os testes comportamentais para avaliar a função motora, pelo teste do campo aberto, e a função cognitiva, pelos testes do reconhecimento de objetos e no labirinto aquático de Morris. A segunda eutanásia ocorreu ao final das avaliações comportamentais e as amostras foram utilizadas para as análises histológicas por imunofluorescência. Os parâmetros de estresse oxidativo indicaram efeito da lesão numa fase subcrônica pelo aumento da produção de espécies reativas e maior lipoperoxidação, enquanto que as análises das enzimas antioxidantes revelaram maior atividade da superóxido dismutase nos animais 2VO, mas também um efeito característico do sexo, cuja atividade dessa enzima é elevada nas fêmeas. Além disso, as fêmeas 2VO apresentaram um aumento da atividade da glutationa peroxidase em relação às fêmeas sham, efeito não observado entre os machos. Os testes comportamentais demonstraram que os animais submetidos ao modelo de 2VO não apresentam alterações na função motora, mas têm déficits relacionados à memória, evidenciando um prejuízo cognitivo maior por parte das fêmeas. As análises de imunofluorescência mostraram redução da viabilidade neuronal e persistência da inflamação em CA1 após 45 dias em animais 2VO, com aumento de células astrocitárias e microgliais. Além disso, a microglia apresentou um perfil morfológico alterado, enquanto as fêmeas mostraram um fenótipo ramificado nos astrócitos, não observado nas fêmeas 2VO, sugerindo uma associação com os danos cognitivos resultantes do modelo. Nosso estudo demonstra alterações nos parâmetros de estresse oxidativo e nas características morfológicas de astrócitos e microglia em machos e fêmeas associadas aos danos cognitivos observados. Essas diferenças sexuais nas respostas celulares destacam a importância de considerar o dimorfismo em pesquisas sobre demência vascular.

Vascular dementia is a consequence of diminished cerebral blood flow, which results in a gradual deterioration of cognitive function, particularly those related to memory. The two-vessel occlusion (2VO) model is used to simulate the chronic brain hypoperfusion. The analysis of cellular characteristics in the hippocampus is of great importance, as neurons are directly impacted, while astrocyte and microglial cells have the potential to amplify neuroinflammation and worsen the lesion. Furthermore, sexual dimorphism represents a significant factor worthy of further investigation, as males and females may respond differently to pathological conditions and glial activation, which may influence the progression of vascular dementia. An understanding of these differences is essential for the development of more effective treatment strategies for this condition. The aim of this study was to evaluate the role of sexual dimorphism in animals submitted to the 2VO model on cognition, oxidative stress parameters and cellular aspects related to neurons, astrocytes and microglia in the CA1 subfield of the hippocampus of Wistar rats. The study used 45 male and 45 female Wistar rats aged 60 days. The animals were randomly assigned to one of four experimental groups: males (Sham M and 2VO M) and females (Sham F and 2VO F). The 2VO animals underwent surgical occlusion of the common carotid arteries. The first euthanasia was performed 14 days following the initial surgical intervention, with samples collected for the purpose of evaluating oxidative stress parameters. After 45 days, according to the experimental protocol, the animals began behavioral tests to assess motor function, using the open field test, and cognitive function, using the novel object recognition test and the Morris water maze test. The second euthanasia was conducted at the conclusion of the behavioral evaluations, and the samples were subsequently subjected to histological analysis by immunofluorescence. The oxidative stress parameters indicated an effect of the injury in a sub-chronic phase through increased production of reactive species and greater lipoperoxidation, while the analyses of antioxidant enzymes revealed greater activity of superoxide dismutase in the 2VO animals, but also a characteristic effect of sex, with the activity of this enzyme being higher in females. Moreover, the 2VO females showed an increase in glutathione peroxidase activity compared to the sham females, an effect not observed in the males. The behavioral tests showed that the animals submitted to the 2VO model did not present alterations in motor function, but had deficits related to memory, showing greater cognitive impairment on the part of the females. Immunofluorescence analyses showed neuronal inviability and persistence of inflammation after 45 days in 2VO animals, with an increase in astrocyte and microglial cells. In addition, microglia showed an altered morphological profile, while females showed a branched phenotype in astrocytes, not observed in 2VO females, suggesting an association with the cognitive damage resulting from the model. Our study demonstrates alterations in oxidative stress parameters and morphological characteristics of astrocytes and microglia in males and females associated with the cognitive damage observed. These sexual differences in cellular responses highlight the importance of considering dimorphism in research on vascular dementia.