Mecanismos de neurotoxicidade induzidos pela Dopamina e pela 6–OH-dopamina num modelo celular humano: efeito da presença de extratos de algas com elevada capacidade antioxidante

O aumento da esperança média de vida tem elevado a prevalência de doenças neurodegenerativas, como é o caso da doença de Parkinson. Nos últimos anos a procura de novas soluções terapêuticas, assim como a minimização dos efeitos dos tratamentos atualmente utilizados tem promovido a procura de novas soluções. Deste modo, o objetivo deste trabalho consistiu no estudo dos mecanismos moleculares de neurotoxicidade induzidos pela dopamina (DA) e 6-hidroxidopamina (6-OHDA) num modelo celular do neuroblastoma humano (SH-SY5Y), bem como na avaliação do potencial neuroprotetor de extratos de algas com elevada capacidade antioxidante. O efeito neurotóxico da DA e 6-OHDA, assim como o efeito protetor dos extratos das algas com maior atividade antioxidante (Sargassum muticum, Saccorhiza polyschides, Padina pavonica, Codium tomentosum, Ulva compressa) foi avaliado através da viabilidade celular das células SH-SY5Y utilizando o método de MTT. De modo a compreender os efeitos induzidos na viabilidade celular pela DA e 6-OHDA procedeu-se ao estudo da atividade da caspase-3, alterações do potencial mitocondrial e quantificação de H2O2. Os resultados demonstraram um claro efeito dependente da concentração da DA (30-3000μM) e 6-OHDA (10-1000μM) na viabilidade celular das células SH-SY5Y, bem como do tempo de exposição (6-48h). No que diz respeito a prevenção do efeito neurotóxico da DA (1000μM (56,41±5,05% de células viáveis); 24h) e 6-OHDA (100μM (66,76±3,24% de células viáveis);24h) pelos extratos das algas (1mg/mL; 24h) verificou-se que os extratos que apresentaram um efeito preventivo mais marcado pertencem as algas Sargassum muticum (82,37±6,41% de células viáveis e 115,8±8,53% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (89,26±8,62% de células viáveis e 106,51±4,26% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e Codium tomentosum (81,28±3,68% de células viáveis e 103,17±7,25% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). A morte celular induzida pela DA e pela 6-OHDA foi acompanhada pelo aumento da atividade da caspase-3 quando comparado com o controlo (DA - 66,46±1,49fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto; 6-OHDA - 22,56±1,71fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto; controlo – 4,8 ±0,48fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto), pela presença de elevadas quantidades de peróxido de hidrogénio (H2O2) (363,81±28,58 % do controlo e 214,26 ± 8,46 % do controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e pela despolarização da membrana mitocondrial (162,3±2,34 % do controlo e 144,7±2,87 % do controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). Por sua vez, durante o tratamento com extratos das algas (1mg/mL) na presença de DA e 6-OHDA verificou-se uma inibição da atividade da caspase-3 induzida pelas algas Sargassum muticum (2,53±2,49fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto e 4,52±1,36 fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (4,71±0,70fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto e 2,73±1,11 fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e Codium tomentosum (17,05±1,72fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto e 2,58±1,77fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). De igual modo verificou-se uma diminuição da produção de H2O2 pelas células SH-SY5Y na presença dos extratos das algas Sargassum muticum (132,58 ± 10,68% controlo), Saccorhiza polyschides (150,54 ± 23,54% controlo) e Codium tomentosum (54,074 ± 6,66% do controlo), quando expostas a 6-OHDA, contudo não se verificou o mesmo efeito na presença de DA. Relativamente ao potencial mitocondrial observou-se uma inibição da despolarização mitocondrial induzida pela DA e 6-OHDA nas células SH-SY5Y pela presença dos extratos das algas Sargassum muticum (135,7±2,97% controlo e 49,3±1,17% controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (126,7±5,46% controlo e 94,3±1,70% controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). Os resultados obtidos demonstraram o potencial citoprotetor dos extratos de algas sobre efeitos neurotóxicos induzidos pela DA e 6-OHDA no modelo celular SH-SY5Y. O efeito protetor é mediado pela diminuição da condição de stress oxidativo, com redução da produção de H2O2, diminuição da atividade da caspase-3 e prevenção da alteração do potencial mitocondrial induzido pela DA e 6-OHDA. Conclui-se que os extratos de algas produzem moléculas bioativas com elevado potencial antioxidante, podendo ser uma fonte promissora de novos compostos neuroprotetores com aplicação terapêutica para doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson.

European lobster (Homarus gammarus) larvae under an acidification scenario: addressing biochemical, development and behaviour responses

A acidificação dos oceanos constitui uma problemática global e a realidade de que está, efetivamente, a acontecer não é uma consideração subjetiva. A Acidificação dos oceanos provocada por emissões de dióxido de carbono de origem antropogénica tem vindo a reduzir o pH das águas superficiais do Oceano e projeções preveem a continuidade deste processo. Embora muita investigação tenha sido desenvolvida no âmbito dos invertebrados que calcificam, tais como moluscos e crustáceos, poucos consideraram o estudo de efeitos ao nível sub-celular para avaliar stress oxidativo ou respostas funcionais do metabolismo energético em tais condições, interligando vários níveis de organização biológica. O objetivo do presente estudo foi o de avaliar os efeitos da exposição a diferentes níveis-alvo de pCO2 (controlo: 370 μatm; aumentado: 710 μatm) e de pH (controlo: 8.15; reduzido: 7.85) em parâmetros de crescimento bem como avaliar respostas comportamentais e bioquímicas relacionadas com stress oxidativo e metabolismo energético durante o desenvolvimento larvar de um crustáceo decápode. Este cenário de acidificação está de acordo com os RCPs previstos pelo Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas (IPCC, 2014) para o ano 2100. Para o presente estudo, foi utilizado o crustáceo Homarus gammarus (L.) – sendo uma espécie com elevado valor comercial, que tem vindo a sofrer elevada pressão de pesca em águas Europeias. Fêmeas adultas provenientes da costa Atlântica Oeste Portuguesa foram obtidas de um retalhista local. Após a eclosão em ambiente laboratorial controlado, larvas provenientes da mesma progenitora foram expostas às condições acima descritas desde o momento da eclosão até à chegada ao Estádio III. A sobrevivência individual e ocorrência de ecdise foram avaliados individualmente de 12h em 12h. Réplicas de cada tratamento foram recolhidas em momentos específicos durante o Estádio I (primeiro estádio larvar) e Estádio III (último estádio larvar) para análise morfométrica e de crescimento (peso fresco e comprimento carapaça) e respostas bioquímicas. Os biomarcadores analisados incluíram parâmetros relacionados com stress oxidativo e danos (atividade da enzima superóxido dismutase (SOD), peroxidação lipídica (LPO) e danos no DNA) e metabolismo energético (atividade da cadeia transportadora de eletrões (ETS) e da enzima lactato desidrogenase (LDH) e quantificação de Hidratos de Carbono). Os resultados obtidos sugerem que a sobrevivência diminui e que o período inter-muda é afetado durante a exposição a cenários de acidificação. No que respeita aos parâmetros de crescimento/morfométricos, larvas do cenário de acidificação apresentam uma tendência para crescimento diminuído, menor peso e comprimento de carapaça. As análises bioquímicas realizadas indicam a ocorrência de stress oxidativo sob condições de acidificação. Respostas ao nível do metabolismo energético não variaram significativamente entre tratamentos. Os resultados apontam também para que fases larvares possam possuir um sistema antioxidante ainda em desenvolvimento, tornando-as mais suscetíveis ao stress oxidativo. As fases larvares são uma fase vulnerável e crucial no ciclo de vida das espécies, influenciando o recrutamento e a renovação de stocks. Este estudo contribui para um melhor entendimento sobre a vulnerabilidade desta espécie num cenário de alterações climáticas – Acidificação dos oceanos – ao endereçar os mecanismos envolvidos nas respostas deste crustáceo a este agente causador de stress.