Modelo in vitro de parkinsonismo experimental induzido por rotenona: investigação de mecanismos de ação, neuroproteção e morte celular

Evidências crescentes na literatura têm sugerido papel importante para os fatores ambientais, como a exposição a pesticidas, na patogênese da doença de Parkinson. Em animais experimentais, a exposição à rotenona, um pesticida e piscicida de uso comum, induz características de parkinsonismo através da inibição do complexo I mitocondrial. O objetivo deste estudo foi investigar a morte de neurônios induzida por rotenona utilizando culturas primárias mistas neurônio/glia derivadas de hipocampo e de mesencéfalo ventral de ratos, bem como o papel do Ca2+ na neste modelo experimental e a utilização de extrato aquoso de folhas de mogno com substâncias com alto poder antioxidante. A perda neuronal foi analisada com ensaios colorimétricos (MTT e LDH). Nossos resultados mostraram significativa redução na viabilidade celular após exposição à rotenona de maneira dependente de concentração, mas não dependente de tempo. Foi observada igual e elevada suscetibilidade em culturas mistas neurônio/glia derivadas de hipocampo e de mesencéfalo ventral ao agente neurotóxico. Em termos mecanicísticos, nossos resultados mostraram um papel discreto desempenhado pelo Ca2+ mitocondrial na neurodegeneração induzida por rotenona. Além disso, neste paradigma utilizado, verificamos que o extrato aquoso de folhas de mogno não promoveu proteção contra a toxicidade da rotenona, na concentração testada; ainda, promoveu efeito sinérgico em associação com rotenona. Verificou-se ainda que a rotenona, bem como o extrato de mogno promoveu indução de morte celular tanto por necrose quanto por apoptose, nas concentrações utilizadas. Os resultados deste estudo devem avançar nosso conhecimento sobre o mecanismo de ação de fatores ambientais na patogênese da doença de Parkinson.

ABSTRACT: Increasing evidence has suggested a role for environmental factors, such as exposure to pesticides, in the pathogenesis of Parkinson’s disease. In experimental animals the exposure to rotenone, a common herbicide and piscicide, induces features of parkinsonism by inhibiting the activity of mitochondrial complex I. Here we propose to investigate rotenone-induced death of neurons by using primary neuron-enriched and neuron-glia cultures from the rat hippocampus and ventral mesencephalon. The neuronal loss was evaluated with the colorimetric MTT assay. Our results showed significant reduction in the cell viability after exposure to rotenone in a dose- but not in a timedependent manner. We also discovered a remarkable feature of rotenone-induced degeneration of cultured neurons. The higher susceptibility was observed in neuron-glia cultures from the ventral mesencephalon, suggesting that the presence of glia, especially microglia, is an important factor contributing to neurodegeneration. Also, as showed by immunohistochemistry, this type of culture presented the higher density of tirosinahidroxilase (TH)-positive neurons. Mechanistically, our results with calcium blockers showed a minimal role played by external calcium, and an important synergistic influence of the ions from the internal stores in the rotenone-induced neurodegeneration. Indeed, in this study, we report that aqueous extract of mahogany leaves didn’t protect against the rotenone-induced toxicity, in the used concentration; and promoted a synergistic effect when associated with rotenona. Finally, the mahogany leaves extract induced celular death both necrosis and apoptosis. The results of this study should advance our understanding of the mechanism of action for environmental factors in the pathogenesis of Parkinson’s disease.