Efeitos da administração de progesterona e da hipotermia terapêutica sobre a lesão neural, a reatividade astrocitária e o comportamento em ratos Wistar submetidos à hipóxia-isquemia neonatal

Abstract

A hipóxia-isquemia (HI) neonatal moderada a grave afeta 1–3 a cada 1.000 nascidos a termo e continua sendo uma causa significativa de deficiência do neurodesenvolvimento de longo prazo. A morbidade neurológica nos sobreviventes envolve dificuldades de aprendizado, epilepsia e paralisia cerebral. O uso de hipotermia é a única terapia utilizada na clínica, no entanto, o tratamento deve ser iniciado dentro de uma janela terapêutica de 6h após o evento hipóxico-isquêmico. Os efeitos neuroprotetores da hipotermia terapêutica experimental iniciada em momentos distintos após a HI, bem como a provável influência do dimorfismo sexual sobre tais efeitos ainda não foram elucidados. A eficácia de potenciais agentes neuroprotetores tem sido testada em modelos animais. Há razão para se pensar que a progesterona tem um forte potencial para o tratamento da HI neonatal, já que a sua utilização tem se mostrado benéfica em pesquisas relacionadas à lesão cerebral traumática, lesão cerebral isquêmica e outros modelos de lesão do sistema nervoso central em adultos. Essa Tese tem como objetivos avaliar os efeitos da administração de progesterona e da hipotermia terapêutica sobre a lesão neural, a reatividade astrocitária e o neurodesenvolvimento em ratos Wistar submetidos à hipóxia-isquemia neonatal. No primeiro capítulo da Tese avaliamos o efeito da progesterona em animais machos neonatais submetidos ao modelo de HI neonatal. Os animais foram divididos em cinco grupos experimentais: SHAM, HI, HI+PROG-PRÉ (PRÉ), HI+PROG-PÓS (PÓS), HI+PROG-PRÉ/PÓS (PP). Os termos PRÉ e PÓS referem-se à administração de progesterona (na dose de 5 mg/kg) antes ou após o procedimento de HI neonatal. Dependendo do grupo experimental, os animais foram tratados com progesterona imediatamente antes da isquemia e/ou 6 e 24 horas após o início da hipóxia. Foram analisados volume de lesão do hemisfério e do hipocampo ipsilateral à lesão, além de células degenerativas nas áreas CA1 e hilo do hipocampo, como também a expressão das proteínas Akt, caspase-3 e GFAP. Neste capítulo foi possível observar neuroproteção da administração da progesterona quando administrada 6 e 24h após a lesão, reduzindo todos as propriedades analisadas em comparação ao grupo HI sem tratamento. No segundo capítulo avaliamos os efeitos da hipotermia terapêutica experimental em animais submetidos ao modelo de HI neonatal de ambos os sexos em diferentes janelas terapêuticas. Animais machos e fêmeas foram tratados por hipotermia (32ºC) por 5h, o começo do tratamento foi distinto para cada grupo: 2h, 4h, e 6h após a lesão. Após 7 dias da lesão os animais foram a testes comportamentais e foram avaliados o volume de lesão no hemisfério, hipocampo e córtex cerebral, além de células degenerativas e astrogliose no hipocampo. Neste capítulo foi observado que os efeitos da hipotermia terapêutica podem ser dependentes tanto do momento de início do tratamento como do sexo dos animais. A HT iniciada 2h após a HI causou redução da lesão neural e dos tempos de latência nos testes comportamentais em ratos de ambos os sexos. Também foi possível ver um efeito na astrogliose dependente do sexo, uma vez que apenas fêmeas que iniciaram o tratamento 2h após o início da lesão apresentaram redução dos parâmetros morfológicos de astrogliose. No entanto, quando o tratamento tinha início ao final da janela terapêutica (6h), as fêmeas apresentavam aumento de células degenerativas e do tempo de latência em comparação ao grupo submetido ao modelo, mas sem tratamento. Os resultados na presente tese sugerem que a progesterona é um potencial candidato para o tratamento da HI neonatal, por ter produzido melhoras mesmo quando administrada após 6h da lesão; já os efeitos da hipotermia são dependentes do tempo de início do tratamento e do sexo dos animais.

Moderate to severe neonatal hypoxia-ischemia (HI) affects 1–3 per 1,000 full-term births and remains a significant cause of long-term neurodevelopmental deficiency. Neurological morbidity in survivors involves learning disabilities, epilepsy and cerebral palsy. The use of hypothermia is the only therapy used in the clinic, however, treatment must be started within a therapeutic window of 6 hours after the hypoxic-ischemic event. The neuroprotective effects of experimental therapeutic hypothermia initiated at different times after IH, as well as the likely influence of sexual dimorphism on such effects have not yet been elucidated. The effectiveness of potential neuroprotective agents has been tested in animal models. There is reason to think that progesterone has a strong potential for the treatment of neonatal HI, since its use has been shown to be beneficial in research related to traumatic brain injury, ischemic brain injury and other models of central nervous system injury in adults . This Thesis aims to evaluate the effects of progesterone administration and therapeutic hypothermia on neural injury, astrocytic reactivity and neurodevelopment in Wistar rats submitted to neonatal hypoxia-ischemia. In the first chapter of the Thesis we evaluated the effect of progesterone in neonatal male animals submitted to the neonatal HI model. The animals were divided into five experimental groups: SHAM, HI, HI + PROG-PRE (PRE), HI + PROG-POST (POST), HI + PROG-PRE / POST (PP). The terms PRE and POST refer to the administration of progesterone (at a dose of 5 mg / kg) before or after the neonatal HI procedure. Depending on the experimental group, the animals were treated with progesterone immediately before ischemia and / or 6 and 24 hours after the onset of hypoxia. Lesion volume of the hemisphere and hippocampus ipsilateral to the lesion were analyzed, as well as degenerative cells in the CA1 and hilum areas of the hippocampus, as well as the expression of the Akt, caspase-3 and GFAP proteins. In this chapter, it was possible to observe neuroprotection of progesterone administration when administered 6 and 24h after the injury, reducing all the properties analyzed in comparison to the HI group without treatment. In the second chapter, we evaluated the effects of experimental therapeutic hypothermia in animals submitted to the neonatal HI model of both sexes in different therapeutic windows. Male and female animals were treated by hypothermia (32ºC) for 5h, the beginning of treatment was different for each group: 2h, 4h, and 6h after the injury. After 7 days of the injury, the animals underwent behavioral tests and the volume of injury in the hemisphere, hippocampus and cerebral cortex was evaluated, in addition to degenerative cells and astrogliosis in the hippocampus. In this chapter it was observed that the effects of therapeutic hypothermia can be dependent both on the time of initiation of treatment and on the sex of the animals. HT initiated 2h after HI caused a reduction in neural injury and latency times in behavioral tests in rats of both sexes. It was also possible to see an effect on sex-dependent astrogliosis, since only females who started treatment 2h after the beginning of the lesion showed a reduction in the morphological parameters of astrogliosis. However, when treatment started at the end of the therapeutic window (6h), females had increased degenerative cells and latency time compared to the group submitted to the model, but without treatment. The results in the present thesis suggest that progesterone is a potential candidate for the treatment of neonatal HI, as it produced improvements even when administered 6 hours after the injury; the effects of hypothermia, on the other hand, are dependent on the time the treatment started and the sex of the animals.