Participación del receptor 2 para el factor de crecimiento endotelial vascular en las alteraciones estructurales y funcionales de la barrera hematoencefálica producidas por tratamiento neonatal con glutamato monosódico

Abstract

El aumento excesivo de la concentración extracelular de glutamato (principal neurotransmisor excitador del sistema nervioso de vertebrados) desencadena un proceso conocido como excitotoxicidad, implicado en diversos desórdenes neurológicos. Las respuestas tempranas a un proceso excitotóxico en el cerebro incluyen el deterioro de la barrera hematoencefálica (BHE) y la liberación o expresión a la alza del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). Sin embargo, se desconoce si dicho proceso puede modificar a largo plazo las propiedades de la BHE; y cuál sería la participación del sistema del VEGF en tales modificaciones. En este trabajo, para responder a dichas interrogantes, el tratamiento neonatal con glutamato monosódico [GMS; 4 g/kg de peso corporal, administrado subcutáneamente, en los días postnatales (DP) 1, 3, 5 y 7] fue aplicado a ratas macho de la cepa Wistar, para inducir el proceso excitotóxico. Posteriormente, al DP 60, se evaluaron los efectos de dicho tratamiento sobre el nivel de expresión de las principales proteínas que conforman las uniones estrechas endoteliales de la BHE; de algunas proteínas transportadoras de la BHE; de las proteínas relacionadas con la madurez funcional de la BHE; y del receptor para VEGF tipo 2 (VEGFR-2). También se evaluaron los efectos del tratamiento sobre la permeabilidad de la BHE. Todo, en diferentes regiones cerebrales, incluyendo la corteza motora cerebral (CMC), el estriado (STR), el hipocampo (Hp), la corteza entorrinal (Ent) y el hipotálamo (Hyp). En relación a las proteínas de las uniones estrechas endoteliales de la BHE, los resultados del análisis realizado por western-blot, indican que el tratamiento neonatal con GMS disminuyó significativamente el nivel de expresión de la proteína claudina-5 en la CMC; así como, de la proteína ZO-1 en la CMC y el Hp. En cambio, el tratamiento con GMS aumentó significativamente el nivel de expresión de la proteína ocludina en la STR y el Hyp. En el caso de la proteína aquaporina-4 (AQP4), implicada en el transporte de agua en el edema cerebral y expresada predominantemente en los pies astrocitarios que rodean al endotelio vascular cerebral, el tratamiento neonatal con GMS disminuyó su nivel de expresión en el STR y lo aumentó en el Hp. Respecto al trasportador de glucosa tipo 1 (GLUT1), que es la forma expresada predominantemente en el endotelio vascular cerebral, el tratamiento neonatal con GMS no modificó de forma significativa su nivel de expresión, pero sí se observó una tendencia a estar disminuido en la CMC y el Hp. Por otro lado, el análisis realizado por inmunofluorescencia, demostró que el tratamiento neonatal con GMS disminuye el nivel de expresión del antígeno endotelial de barrera (EBA), un indicador de madurez de la BHE, de forma significativa en todas las regiones estudiadas, excepto en el STR. Además, el análisis realizado por western-blot, mostró que el tratamiento con GMS aumenta el nivel de expresión de la proteína asociada al plasmalema vesicular (PV1), un indicador de inmadurez de la BHE, en todas las regiones cerebrales estudiadas; sin embargo, el aumento sólo fue estadísticamente significativo en la CMC. En cuanto al VEGFR-2, principal mediador de los efectos del VEGF a nivel de las células endoteliales de la BHE, el análisis por western-blot mostró que el tratamiento neonatal con GMS aumenta significativamente, el nivel de expresión de la proteína de VEGFR-2 en todas las regiones estudiadas, excepto en el Hyp, donde sólo se observó la tendencia a estar aumentado. La permeabilidad de la BHE se evaluó a través de la extravasación de fluoresceína (2.5 mL de una solución al 10% de fluoresceína/kg de peso corporal, vía intraperitoneal) al parénquima cerebral, tanto en condiciones normo-osmolares como en respuesta a un choque hipertónico (10 mL de una solución al 2.95 M de NaCl/kg de peso corporal, vía intraperitoneal). En condiciones normo-osmolares, el tratamiento neonatal con GMS sólo aumentó significativamente la extravasación de fluoresceína en el Hyp. El choque hipertónico aumentó significativamente la permeabilidad de la BHE en ambos grupos experimentales, pero el aumento fue significativamente mayor en todas las regiones cerebrales estudiadas, después del tratamiento neonatal con GMS. Además, la inhibición de la actividad del VEGFR-2 (SU5416: 10 mg/kg de peso corporal, vía intraperitoneal), disminuyó la extravasación de fluoresceína observada después del choque hipertónico en el grupo tratado con GMS, alcanzando niveles similares a los observados en el grupo intacto. Los resultados obtenidos muestran por primera vez, que un proceso excitotóxico neonatal puede inducir alteraciones a largo plazo sobre las propiedades de la BHE, con cambios específicos en cada región cerebral estudiada, pero que de manera general se relacionan en todas ellas, con disminuciones en la eficacia de las uniones estrechas endoteliales y en la madurez funcional de la BHE; así como, con un aumento en la expresión de la proteína del VEGFR-2 y una mayor susceptibilidad de la BHE al choque hipertónico, misma que puede ser regulada a través de la inhibición del VEGFR-2. Así, los resultados sugieren que después de un proceso excitotóxico, la BHE puede ser más susceptible a un daño secundario por hipertonicidad, susceptibilidad que puede ser controlada a través de la inhibición del VEGFR-2. Sin embargo, son necesarios más estudios que permitan caracterizar mejor, tanto las alteraciones en la BHE, como los mecanismos de protección y la participación del VEGFR-2 en la regulación de dichas alteraciones, después de un proceso excitotóxico neonatal.