Astrócito

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12799 (2023) Citar este artigo

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Nós demonstramos anteriormente que a proteção contra acidente vascular cerebral isquêmico cortical iminente é alcançável pela estimulação sensorial da área isquêmica em um modelo de rato adulto com oclusão permanente da artéria cerebral média (pMCAo). Demonstramos ainda que um importante mecanismo de sustentação necessário para tal proteção é o sistema de colaterais entre as artérias cerebrais que resulta na reperfusão do território isquêmico da ACM. No entanto, uma vez que esse fluxo colateral é fraco, pode ser necessário, mas não suficiente, para a proteção e, portanto, procuramos outros mecanismos complementares que contribuam para a proteção de base sensorial. Nossa hipótese é que a ativação do ônibus lactato astrócitos-neurônio (ANLS) poderia ser outro potencial mecanismo de sustentação que complementa o fluxo colateral no processo de proteção. Apoiando nossa hipótese, usando imagens funcionais, tratamentos farmacológicos e histologia post-mortem, mostramos que o ANLS desempenhou um papel fundamental na proteção do córtex baseada na estimulação sensorial e, portanto, serve como outro mecanismo de apoio que sustenta o processo de proteção.

Usando a oclusão permanente da artéria cerebral média (pMCAo) em um modelo de acidente vascular cerebral isquêmico em ratos (Fig. 1), demonstramos proteção contra acidente vascular cerebral isquêmico iminente por estimulação sensorial fornecida dentro de uma janela de proteção de duas horas após o início isquêmico 1,2,3, 4,5,6,7,8. Quais são os mecanismos que sustentam esta neuroproteção de base sensorial neste modelo de rato? Demonstramos que um componente necessário para tal proteção é o sistema colateral pial (anastomoses leptomeníngeas) que fornece fluxo sanguíneo retrógrado para a ACM ocluída de outras artérias corticais, resultando na reperfusão da área isquêmica1. Aplicando a tomografia de coerência óptica Doppler (DOCT) que permite a quantificação direta do fluxo e fluxo sanguíneo cortical, descobrimos que a estimulação sensorial após o pMCAo de fato melhorou o fluxo sanguíneo colateral retrógrado e o fluxo no MCA permanentemente ocluído9. No entanto, apesar desse aumento, o fluxo sanguíneo colateral e o fluxo permaneceram num nível muito baixo durante as horas críticas iniciais para proteção após pMCAo9. Esses achados sugerem que, embora o fluxo colateral seja necessário para a neuroproteção do tecido cortical isquêmico, pode não ser suficiente. Portanto, procuramos outro mecanismo complementar que também pudesse participar na neuroproteção de base sensorial.

Localização da ACM (artéria cerebral média), campos em barril e infarto. (A) mostra o local de oclusão do MCA (círculo delimitador verde) onde ele está amarrado e o córtex do barril (em amarelo, bigode-barril C2), imagem retirada do nosso estudo anterior1. (B) A elipse verde mostra o fio preto usado para oclusão MCA e o círculo amarelo mostra a localização aproximada da resposta do bigode C2. (C) Parte superior: fatia TTC da região do infarto em branco (apontada por uma seta) em rato com oclusão permanente da artéria cerebral média (pMCAo) sem estimulação sensorial; Parte inferior: fatia TTC da região protegida (sem região branca, apontada por uma seta) em um rato pMCAo com estimulação imediata (+ 0 h) (estimulações de bigode C2 de 2 h de duração entregues logo após pMCAo), imagem tirada de nosso estudo anterior5 .

O gerenciamento de energia cerebral é baseado em interações colaborativas e dinâmicas da vasculatura neurônio-glia (NGV) envolvidas na produção, transferência e utilização de energia10,11,12,13. Nos últimos anos, há evidências crescentes de apoio à importância do transporte de lactato astrócitos-neurônio (ANLS), que fornece lactato como fonte para as necessidades de energia "sob demanda" de neurônios ativados e fonte de energia preferencial para alguns neurônios10,11,14,15 ,16,17,18,19,20,21. Existem duas formas de ANLS que ocorrem em modelos animais saudáveis ​​que resultam na liberação de lactato dos astrócitos15. Um é baseado na glicogenólise astrocítica e o outro é baseado na captação de glicose pelos astrócitos que ativa seu metabolismo através da glicólise aeróbica, ambos resultando na produção de lactato21,22. Um estudo recente estabeleceu que em animais saudáveis ​​o fornecimento de energia aos neurônios depende criticamente do nível de atividade neuronal15. Em baixos níveis de atividade neuronal, os neurônios captam glicose diretamente do sangue, enquanto níveis elevados ou intensa atividade neuronal resultam em uma mudança do uso de glicose para lactato pelos neurônios. Como a proteção sensorial após o pMCAo depende da ativação evocada de neurônios na área isquêmica, levantamos a hipótese de que mecanismos similares dependentes da atividade neuronal estão envolvidos no córtex isquêmico. Consequentemente, o ANLS poderia ser ativado em resposta à estimulação neuronal evocada sensorialmente, auxiliando assim a neuroproteção do território isquêmico. Para abordar esta hipótese, seguindo o pMCAo, utilizamos manipulações farmacológicas que bloquearam os transportadores de lactato nos neurônios corticais localizados no território isquêmico durante a estimulação sensorial. Nossos resultados apoiam a hipótese de que o transporte de lactato também é um mecanismo de sustentação complementar necessário para a neuroproteção de base sensorial no modelo de acidente vascular cerebral isquêmico em ratos e destaca a importância dos astrócitos ativados sensorialmente na neuroproteção. Essas descobertas, juntamente com nossas descobertas anteriores que mostram como a estimulação sensorial minimiza o acúmulo pós-pMCAo de sincronia cortical generalizada prevendo infarto de potenciais de campo locais espontâneos (LFPs) 23,24, demonstram como a proteção contra acidente vascular cerebral isquêmico iminente por estimulação sensorial é multidimensional envolvendo todos os componentes do NGV desde o sistema colateral até ANLS e atividade neuronal.