Lisofosfatidilcolina: uma nova esperança no combate à doença de Alzheimer?

A doença de Alzheimer (DA) é um transtorno neurodegenerativo, caracterizada por um comprometimento cognitivo progressivo e um declínio na função cognitiva. Até o momento, muitas hipóteses sobre a sua patogênese foram propostas e validadas experimentalmente. A mais amplamente aceita é a da cascata de amiloide. Esta postula que um desequilíbrio entre a produção e a eliminação de β-amiloide (Aβ) no cérebro é o fator desencadeador inicial que eventualmente resulta na degeneração de neurônios e no desenvolvimento de demência. O dobramento incorreto e a agregação dos peptídeos Aβ são reconhecidos como características marcantes da doença e os primeiros eventos na patologia.

Outro mecanismo interessante na patogênese envolve a microbiota intestinal. Vários estudos relataram a presença da disbiose tanto em modelos murinos de DA quanto em indivíduos com DA, e encontraram diferenças significativas na abundância e diversidade da microbiota intestinal nesses sujeitos em comparação com animais tipo selvagem (WT) e participantes de controle, respectivamente.

Os metabolitos derivados da microbiota são um dos focos para entender os mecanismos pelos esses microrganismos podem afetar a fisiopatologia das doenças cerebrais. Um estudo recente sobre DA descobriu que a disbiose resultou na acumulação periférica de metabolitos microbianos, que contribuem para a neuroinflamação associada à doença. Entretanto, as alterações precisas na composição da microbiota intestinal que ocorrem na DA ainda não são completamente compreendidas. Por isso, Zha e colaboradores (2024) investigaram essa correlação, além de estabelecer o eixo intestino-microbioma-cérebro na regulação dos sintomas da DA.

Para determinar se a microbiota estava envolvida na deposição de Aβ no modelo murino na DA, os pesquisadores trataram os camundongos com coquetel de amplo espectro para esgotar a microbiota. A análise de sequenciamento metagenômico das fezes mostrou que a abundância total de bactérias intestinais foi profundamente reduzida ao nível de gêneros.

A carga de placas de Aβ no hipocampo foi significativamente reduzida em camundongos tratados com antibióticos. Além disso, os camundongos que receberam microbiota fecal de camundongos selvagens (WT), ou seja, padrões, apresentaram redução na deposição de Aβ em comparação com aqueles que receberam microbiota dos tratados com esses medicamentos. Os transgênicos com deposição de Aβ exibiram aprendizado e memória de trabalho prejudicados.

Dado que o tratamento com antibióticos melhorou a patologia relacionada ao amiloide, os pesquisadores avaliaram seus impactos benéficos na função cognitiva dos camundongos. Eles observaram que os comprometimentos de aprendizado e memória dos camundongos melhoraram após o tratamento. Sendo assim, a microbiota foi capaz de regular a agregação de Aβ e o tratamento com antibióticos reduziu a patogênese da DA.

Anomalias relacionadas à microbiota, incluindo distúrbios na composição da comunidade, foram identificadas em indivíduos com DA, mas a assinatura microbiana associada à doença não foi bem definida. Para determinar as características, os pesquisadores realizaram sequenciamento metagenômico do DNA fecal dos camundongos. A diversidade alfa não apresentou diferenças significativas entre camundongos tratados e WT. No entanto, a diversidade beta mostrou uma notável disparidade entre eles.

A abundância relativa de Bacteroidetes foi significativamente reduzida e a de Firmicutes foi significativamente elevada nos camundongos tratados, enquanto os níveis de outros filos permaneceram em grande parte inalterados. Entre os gêneros com abundância diferencial, Bacteroides foi mais abundante em camundongos WT, enquanto Clostridium e Lachnoclostridium nos modelo de DA. No modelo tratado, a abundância de espécies de Bacteroides diminuiu significativamente e a de Clostridium aumentou durante a progressão da DA.

Em camundongos modelo de DA e em humanos com doenças neurodegenerativas, a doença foi associada à perda de diversidade funcional dentro do gênero Bacteroides. Para determinar o papel desse nos fenótipos semelhantes à DA, os pesquisadores trataram os camundongos com cinco espécies: B. ovatus, B. vulgatus, B. dorei, B. thetaiotaomicron e B. caccae individualmente, e então examinaram os efeitos desse tratamento. A formação de placas de Aβ foi significativamente reduzida nos camundongos tratados com Bacteroides, exceto aqueles tratados com B. thetaiotaomicron e B. caccae, sendo que B. ovatus resultou no impacto mais significativo na redução das placas.

Para determinar o papel de Clostridium no desenvolvimento de fenótipos semelhantes à DA, os camundongos foram tratados com C. beijerinckii, C. acetobutylicum e C. sporogenes. Notavelmente, esses animais exibiram deposição de Aβ significativamente aumentada. Coletivamente, esses resultados indicaram que Clostridium pode desempenhar um papel na patogênese da DA, enquanto Bacteroides pode ser protetivo.

Uma vez que as recentes imunoterapias com Aβ demonstraram potencial para retardar a progressão da DA em estágios iniciais, os pesquisadores avaliaram o potencial de utilizar Bacteroides para o tratamento de vários estágios da doença. Para isso, camundongos de 4,5 meses e de 12,5 meses foram tratados com B. ovatus. Notavelmente, esses animais apresentaram cargas significativamente reduzidas de placas de Aβ. Sendo assim, esses resultados indicaram que B. ovatus pode ser efetivo na eliminação de cargas de Aβ nos cérebros em diferentes estágios da doença.

Considerando que Bacteroides melhorou a patologia relacionada ao amiloide, os pesquisadores avaliaram os seus impactos na função cognitiva. Eles descobriram uma melhora nos comprometimentos de aprendizado e memória após o tratamento.

Os metabólitos produzidos ou induzidos a serem gerados por microrganismos intestinais podem sinalizar fora do trato gastrointestinal e regular as funções cerebrais via eixo intestino-cérebro. Para investigar o mecanismo pelo qual a microbiota intestinal alivia a patologia relacionada ao amiloide, os pesquisadores realizaram um perfil metabômico sérico imparcial dos camundongo trados com antibióticos e WT. A análise de componentes principais (PCA) revelou diferenças marcantes na composição metabômica entre os dois grupos. Os resultados revelaram que os níveis de membros da família da lisolecitina, incluindo ácidos lisofosfatídicos (LPAs), lisofosfatidilcolina (LPC), lisofosfatidiletanolaminas (LPEs), lisofosfatidilgliceróis (LPGs), lisofosfatidilinositóis (LPIs) e lisofosfatidilserinas (LPSs), estavam notavelmente reduzidos em camundongos tratados com antibióticos.

Assim, hipotetizaram que a abundância de espécies bacterianas intestinais poderia correlacionar-se com os níveis dos metabólitos de lisolecitina. Por isso, eles realizaram análises de correlação entre a abundância das espécies de Clostridium e Bacteroides mencionadas anteriormente e os níveis de 18 metabólitos de lisolecitina. Esses metabólitos exibiram uma correlação positiva com a abundância de Bacteroides e uma negativa com a abundância de espécies de Clostridium. Em seguida, eles observaram que tanto os níveis de fosfatidilcolina (PC) quanto os de LPC estavam reduzidos nos camundongos tratados com antibióticos de diferentes idades. Quando tratados com B. ovatus, os níveis de PC e LPC foram recuperados.

Devido aos baixos níveis de LPC, os autores investigaram se sua suplementação seria suficiente para reduzir a carga de Aβ e resgatar a função cognitiva nos camundongos modelo de DA. Para explorar a ligação, os camundongos foram tratados com LPC via injeção intraperitoneal. O tratamento elevou os seus níveis de tanto no soro quanto no cérebro dos camundongos. Notavelmente, as cargas de placas de Aβ mostraram uma diminuição significativa. Consistente com a redução da carga amiloide, o desempenho cognitivo foi significativamente aprimorado nesses camundongos.

Em seguida, investigaram os mecanismos subjacentes ao efeito do LPC no desenvolvimento da DA. Para isso, examinaram as reações de diferentes tipos de células no hipocampo dos camundongos ao tratamento. Suspensões celulares do cérebro, enriquecidas por células neuronais e gliais foram submetidas a sequenciamento de RNA de célula única (RNAseq). Os neurônios de camundongos apresentaram upregulation de genes que estavam enriquecidos em vias do Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) associadas a vários processos, incluindo fosforilação oxidativa, espécies reativas de oxigênio (ROS) na carcinogênese química, termogênese e DA, e essas estão estreitamente ligadas à ferroptose e neurodegeneração. Significativamente, a administração do tratamento com LPC resultou em uma diminuição na expressão de genes enriquecidos nessas vias KEGG nos neurônios.

Para determinar se o efeito inibitório do LPC nas patologias da DA foi mediado pela ferroptose, os pesquisadores administraram liproxstatina-1 (Lip-1, um inibidor da ferroptose) via injeção intraperitoneal, e os parâmetros da patologia da DA foram monitorados. Após a administração de Lip-1, os camundongos exibiram uma diminuição significativa na carga de placas de Aβ. Além disso, os comprometimentos de aprendizado e memória dos camundongos foram melhorados após a administração de Lip-1.

 A ferroptose é uma forma de morte celular impulsionada pela peroxidação lipídica dependente de ferro. Os níveis de ROS e peroxidação lipídica estavam significativamente elevados em células e tecidos vivos do hipocampo, os quais foram reduzidos após tratamento com LPC e B. ovatus. De maneira semelhante, com o tratamento com LPC ou Lip-1, os níveis elevados de ROS e peroxidação lipídica também foram restaurados. Ademais, as mitocôndrias, que eram menores e rompidas nos camundongos com DA, foram revertidas após tratamento com LPC e B. ovatus. Esses resultados sugeriram que o efeito regulatório do LPC pode depender da ferroptose.

Em conclusão, o estudo revelou que a microbiota intestinal influenciou a patogênese da DA, mostrando que a suplementação com Bacteroides ovatus e lisolecitina pode reduzir a deposição de β-amiloide e melhorar a função cognitiva.