Avaliação in vitro da potencial modulação da via UPR (unfolded protein response) em células microgliais induzida pela proteína Tat do HIV-1

Abstract

O processo neurodegenerativo e seus consequentes prejuízos cognitivos decorrentes da infecção pelo Human Immunodeficiency Virus Type 1 ? HIV-1, denominados em seu conjunto como HIV-1-Associated Neurocognitve Disorders (HAND), destacam-se como um aspecto relevante da patologia viral. Uma vez no Sistema Nervoso Central, o HIV-1 pode desencadear, de forma direta ou por meio de proteínas virais circulantes, a ativação inflamogênica da micróglia, descrita como um dos componentes das HAND. Sugere-se que a proteína de Transativação viral (Tat), continuamente secretada por células infectadas, possa ser o principal fator de indução da atividade neuroinflamatória da micróglia, assumindo assim um papel fundamental na neurotoxicidade associada ao HIV-1. Em paralelo, estudos recentes têm sugerido a modulação das respostas celulares à quebra da proteostase e estresse do Retículo Endoplasmático (RE), coordenadas pelas vias de sinalização UPR (Unfolded Protein Response), como uma das estratégias do HIV-1 para a síntese de partículas, depleção de células imunocompetentes e regulação da atividade celular em diferentes tecidos. Dessa forma, o presente trabalho se propôs a investigar os mecanismos celulares envolvidos na potencial modulação da via UPR em células microgliais induzida pela ação da proteína Tat do HIV-1 in vitro. A abordagem experimental partiu do desenvolvimento de um sistema de expressão heteróloga de Tat e da utilização da linhagem microglial BV-2 como modelo celular. Células BV-2 estimuladas com Tat apresentaram aumento significativo da expressão de marcadores de fenótipo de ativação inflamatório (M1) em paralelo à deflagração de cascatas de sinalização relacionadas à UPR, indicando o efeito indutor de Tat. Ademais, o bloqueio farmacológico de sensores de ativação de vias distintas da UPR ? PERK e IRE1 ? através dos respectivos inibidores GSK2606414 e 4µC8 resultou na atenuação do estado de ativação inflamatória induzido por Tat em células BV-2, sugerindo papel de IRE1 e PERK nos mecanismos neuroinflamatórios mediados por Tat em micróglia. Os achados relatados neste trabalho atestam a capacidade de Tat circulante em modular as respostas de estresse do RE e os mecanismos de ativação inflamatória em células microgliais e abrem margem à utilização das vias UPR como alvos terapêuticos nas HAND.

Abstract: The neurodegeneration and resulting cognitive impairments caused by Human Immunodeficiency Virus Type 1 ? HIV-1, termed HIV-1-Associated Neurocognitve Disorders (HAND), highlights as an issue of viral pathology. Once in Central Nervous System, HIV-1 induces an inflammatory state on microglia, which is described as a central feature of HAND. It has been suggested that the viral Transactivation Protein (Tat), continuously secreted by infected cells, may be the main effector of microglial neuroinflammatory activity and play a role in HIV-1-associated neurotoxicity. Additionally, recent works have shown the modulation of Endoplasmic Reticulum (ER) stress, coordinated by the UPR (Unfolded Protein Response) pathways, as one of the HIV-1 strategies for virion synthesis, immunocompetent cells depletion and regulation of cellular activity in different tissues. The present study sought to investigate the cellular mechanisms involved in potential modulation of UPR signaling in HIV-1 Tat-activated microglia in vitro. The experimental methods comprised a heterologous Tat expression approach and the employing of BV-2 microglial-like cells as an in vitro model. Tat-stimulated BV-2 cells showed a marked upregulation of inflammatory, M1 activation markers confluently with UPR-related signaling components, providing evidence of Tat ability to drive a pro-inflammatory activation state in microglia. Further, the pharmacological blocking of distinct UPR sensors, PERK and IRE1, through the respective inhibitors GSK2606414 and 4µC8 resulted in an attenuation of Tat-promoted M1 state in BV-2 cells, wich suggest a role of both IRE1 and PERK pathways in HAND neuroinflammation mechanisms. The findings reported here confirm the bystander effects of HIV-1 Tat in modulating a coupled ER stress responses and microglial inflammatory activity and support the use of UPR branchs as therapeutic targets in HAND.