Modulation of pro-inflammatory response of retina by adenosinergic systems : neuroinflammation/neuroprotection

Abstract

O glaucoma é uma doença neurodegenerativa e uma das principais causas de cegueira em todo o mundo. O aumento da pressão intraocular é considerado um dos principais factores de risco para o desenvolvimento da doença. Contudo, mesmo pacientes com a pressão intraocular controlada continuam a perder a visão. Deste modo, é imperativo a existência de tratamentos mais eficazes e, a neuroprotecção das células ganglionares da retina mostra ser uma alternativa com potencial terapêutico. As células da microglia desempenham um papel importante no desenvolvimento do glaucoma, uma vez que, quando estas células ficam reactivas libertam mediadores inflamatórios que contribuem para o processo neurodegenerativo. A adenosina é um neuromodulador do sistema nervoso central e é um dos sistemas de neuroprotecção mais promissores no CNS. A modulação do recetor de adenosina A2A (A2AR) tem sido um assunto intensamente abordado na literatura como um potencial alvo terapêutico, visto que o bloqueio do A2AR confere neuroproteção, após dano no sistema nervoso central. A cafeína é o psicoestimulante mais usado em todo o mundo e os seus efeitos são maioritariamente mediados pelo bloqueio dos recetores de adenosina. Vários estudos mostram que o consumo de cafeína confere neuroproteção, após dano no sistema nervoso central. Os principais objetivos deste trabalho foram a) investigar se a modulação da atividade do A2AR controla a neuroinflamação na retina num modelo de isquémia-reperfusão (I-R); e b) investigar os efeitos anti-inflamatórios e neuroprotectores da cafeina no modelo de IR. Para tal foram usados dois grupos distintos de animais. O primeiro grupo de ratos Wistar foi previamente tratado através de injeção intravítrea de CGS 21680 (agonista do A2AR) ou SCH 58261 (antagonista do A2AR), 2 horas antes da indução de I-R na retina. Ao segundo grupo de ratos Wistar foi administrado cafeína na água, duas semanas antes da indução de I-R. Com isto, avaliou-se a reatividade das células da microglia, a produção de citocinas pro-inflamatórias e de espécies reativas de oxigénio. A injeção intravítrea do agonista ou antagonista do A2AR não alterou os níveis de TNF, IL-1β e de IL-6, no entanto, o antagonista diminuiu o número de microglias/macrófagos reativas induzidas pela I-R da retina. Após 24 h de isquémia, a cafeína aumentou a reatividade das células da microglia, induzida pela I-R e aumentou a morte celular na retina. Por outro lado, após 7 dias de isquémia, a cafeína diminuiu a reatividade da microglia e a produção de citocinas e de espécies reativas de oxigénio. A cafeína também atenuou a morte das células ganglionares da retina, induzida por I-R. Em suma, os nossos resultados mostraram que a ativação ou o bloqueio do A2AR e o consumo de cafeína foi capaz de controlar a neuroinflamação, controlando a reatividade das células da microglia, conferindo neuroprotecção às células da retina.

Glaucoma is a retinal neurodegenerative disease and one of the main causes of blindness in the world. The increase in intraocular pressure (IOP) is considered the main risk factor for the development of glaucoma, but patients continue to lose vision despite adequate IOP control. Therefore, new and more effective treatments are necessary, and neuroprotection of retinal ganglion cells (RGCs) is considered a potential alternative therapy. Neuroinflammation plays an important role in the development of glaucoma. Microglia becomes reactive, leading to increased production of inflammatory mediators that contribute for the neurodegenerative process. Adenosine is a neuromodulator in the central nervous system (CNS). It has been claimed that adenosine is one of the most promising neuroprotective systems in CNS. Much attention is being given to adenosine A2A receptor (A2AR) modulation as potential therapeutic target since the blockade of A2AR affords robust neuroprotection upon CNS injury. Caffeine is the most commonly used psychostimulant in the world and its effects are mainly mediated by antagonizing adenosine receptors. Many studies show that caffeine consumption affords neuroprotection upon CNS injury. The main goals of this work were a) To investigate whether the modulation of A2AR activity controls retinal neuroinflammation in ischemia-reperfusion (I-R) model; and b) To investigate the anti-inflammatory and neuroprotective effects of caffeine in I-R model. Two groups of animals were used. The first group of Wistar rats was pretreated either with CGS 21680 (A2AR agonist) or SCH 58261 (A2AR antagonist) by intravitreal injection, 2 hours prior to I-R injury. The second group of Wistar rats received with caffeine (1 g/L) in drinking water, 2 weeks prior to injury. Microglia reactivity, levels of pro-inflammatory cytokines, ROS generation, and cell death and RGC loss were assessed. Intravitreal injection of A2AR agonist or antagonist did not change the levels of TNF, IL- 1β and IL-6. However, A2AR antagonist decreased the number of reactive microglia/macrophages induced by I-R injury. After 24h post-ischemia, caffeine exacerbated the reactivity of microglia induced by I-R injury, and increased cell death. On the other hand, 7 days post-ischemia, the treatment with caffeine decreased microglia reactivity, and the production of cytokines and reactive oxygen species (ROS). Caffeine was also able to attenuate RGC death, induced by I-R injury. In summary, our results demonstrated that the activation or blockage of A2AR and the caffeine consumption was able to control the neuroinflammatory response by microglia, controlling their reactivity and affording neuroprotection to retinal cells.