Memory impairments and increased GFAP expression in hippocampal astrocytes following hypercaloric diet in rats / Prejuízos de memória e expressão aumentada de GFAP em astrócitos hipocampais após dieta hipercalórica em ratos

ABSTRACT Objective: Hypothalamic inflammation and glial fibrillary acidic protein (GFAP) overexpression in astrocytes are well described in obese animals, as are some cognitive and memory deficits. As the hippocampus plays important roles in the consolidation of information, this investigation aimed to observe the memory function and the astrocyte expression of GFAP in the hippocampus of rats that received either a hypercaloric or a normocaloric diet. Methods: Adult male Wistar rats received a high-fat (cafeteria) or a standard diet for 60 days. On the 61st day, the rats were submitted to the novel object recognition (NOR) test at three and 24 hours after the first contact with objects, to assess short-term and long-term memory, respectively. Thereafter, the rats were euthanized and their brains were collected for GFAP immunohistochemical investigation in the hippocampus (CA1, CA2, CA3 areas) and hypothalamus (periventricular and arcuate nuclei). Astrocytic reactivity was assessed by morphometry. Different white adipose tissue depots and brown adipose tissue were weighed to calculate the adiposity index. Results: The hypercaloric diet increased body weight gain, adiposity index, white adipose tissue weight (epididymal, subcutaneous and retroperitoneal) and brown adipose tissue weight. Rats fed with the hypercaloric diet showed short-term and long-term memory impairments in the NOR test, as well as increased GFAP expression in astrocytes from all analyzed hypothalamic and hippocampal areas. Conclusion: This astrogliosis suggests that the neuroinflammatory response also occurs in the hippocampus and may be involved in the memory losses observed in obese/overweight animals.

RESUMO Objetivo: A inflamação hipotalâmica e a superexpressão da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) em astrócitos são bem descritas em animais obesos, assim como déficits cognitivos e de memória. Como o hipocampo desempenha importante papel na consolidação de informações, esta investigação teve como objetivo observar a função da memória e a expressão astrocitária da GFAP no hipocampo de ratos que receberam dieta hipercalórica ou normocalórica. Métodos: Ratos Wistar machos adultos receberam dieta rica em gordura (cafeteria) ou dieta padrão por 60 dias. No 61º dia, os ratos foram submetidos ao teste de reconhecimento de objetos (NOR) 3 e 24 horas após o primeiro contato com os objetos, para avaliação da memória de curto e de longo prazo, respectivamente. Após, os ratos foram eutanasiados e os encéfalos coletados para pesquisa imuno-histoquímica da expressão astrocitária de GFAP no hipocampo (áreas CA1, CA2 e CA3) e no hipotálamo (núcleos periventricular e arqueado). A reatividade astrocitária foi avaliada por morfometria. Diferentes depósitos de tecido adiposo branco e marrom foram pesados para calcular o índice de adiposidade. Resultados: A dieta hipercalórica aumentou o ganho de peso corporal, o índice de adiposidade, o peso do tecido adiposo branco (epididimal, subcutâneo e retroperitoneal) e marrom. Ratos alimentados com dieta hipercalórica apresentaram prejuízos na memória de curto e longo prazo no teste NOR e aumento da expressão de GFAP em astrócitos de todas as áreas hipotalâmicas e hipocampais analisadas. Conclusão: Esta astrogliose sugere que a resposta neuroinflamatória também ocorre no hipocampo, podendo estar envolvida nas perdas de memória observadas em animais obesos/com sobrepeso.

Propentofylline reduces glial scar development following gliotoxic damage in the rat brainstem / Propentofilina reduz o desenvolvimento da cicatriz glial após dano gliotóxico no tronco encefálico de ratos

ABSTRACT Propentofylline is a xanthine derivative that depresses activation of glial cells, whose responses contribute to neural tissue damage during inflammation. Ethidium bromide injection into the central nervous system induces local oligodendroglial and astrocytic loss, resulting in primary demyelination, neuroinflammation and blood-brain barrier disruption. Surviving astrocytes present a vigorous reaction around the injury site with increased immunoreactivity to glial fibrillary acidic protein (GFAP). Objective This study aimed to evaluate the effect of propentofylline administration on astrocytic response following gliotoxic injury. Method Wistar rats were injected with ethidium bromide into the cisterna pontis and treated or not with propentofylline (12.5mg/kg/day, intraperitoneal) during the experimental period. Brainstem sections were collected from 15 to 31 days after gliotoxic injection and processed for GFAP immunohistochemistry. Results and Conclusion Results demonstrate that propentofylline decreased astrocytic activation until the 21st day, suggesting that this drug may have a role in reducing glial scar development following injury.

RESUMO A propentofilina é uma xantina que deprime a ativação das células gliais, cujas respostas contribuem para o dano neural durante inflamação. A injeção de brometo de etídio no sistema nervoso central induz a perda oligodendroglial e astrocitária, resultando em desmielinização, neuroinflamação e ruptura da barreira hematoencefálica. Os astrócitos sobreviventes apresentam vigorosa reação ao redor da lesão com aumento da imunorreatividade à proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Objetivo Este estudo objetivou avaliar o efeito da propentofilina sobre a resposta astrocitária após injúria gliotóxica. Método Ratos Wistar foram injetados com brometo de etídio na cisterna basal e tratados ou não com propentofilina (12.5mg/kg/dia, intraperitoneal). Amostras do tronco encefálico foram coletadas dos 15 aos 31 dias pós-injeção do gliotóxico e processadas para estudo ultraestrutural e imuno-histoquímico para GFAP. Resultados e Conclusão Os resultados demonstram que a propentofilina reduziu a ativação astrocitária até o 21o dia, sugerindo que essa droga pode atuar na redução da cicatriz glial após injúria.