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.

Proteínas que interagem com SnRK1.1 e o seu envolvimento na via de sinalização do ácido abscísico e na resposta ao défice de energia

As plantas são organismos sésseis, incapazes de se movimentar de modo a procurar melhores condições ambientais ou nutricionais. Desenvolveram, assim mecanismos que lhes permitem adaptar-se e sobreviver em condição de stress. O stress parece ser parcialmente descodificado num sinal de défice de energia que desencadeia uma resposta, que envolve a indução da expressão de genes relacionados com processos catabólicos e a repressão de genes envolvidos em processos anabólicos. As proteínas quinases e fosfatases desempenham um papel fundamental na regulação das vias de sinalização de stress e, em particular as quinases da superfamília das SnRK encontram-se envolvidas em vários processos da resposta a stress, principalmente abióticos. Enquanto as SnRK2 e SnRK3 estão sobretudo envolvidas na resposta a ABA e a stress hídrico e salino, as SnRK1 têm sido descritas como reguladores chave da resposta a défice energético. No entanto, um número crescente de estudos tem evidenciado a interligação entre estas duas vias de sinalização. Apesar da importância de SnRK1 na regulação da resposta ao stress e na regulação do crescimento e desenvolvimento em plantas, os mecanismos moleculares envolvidos são ainda pouco conhecidos. Com o objetivo de identificar proteínas que interagem com SnRK1 e que poderão estar envolvidas na sua via de sinalização, foi efetuado um rastreio, pelo método Y2H, utilizando uma biblioteca comercial normalizada construída a partir de mRNA extraído de onze tecidos de Arabidopsis. Foram identificadas 32 proteínas que potencialmente interagem com SnRK1.1, entre as quais MARD1 e NDF4. O estudo destas interações permitiu verificar que MARD1 medeia a interação entre SnRK1.1 e RAPTOR1B, sugerindo que, de forma semelhante à que ocorre em mamíferos, esta interação pode interligar a resposta ao défice energético envolvendo os complexos SnRK1 e TOR. Curiosamente, verificou-se que MARD1 medeia igualmente a interação entre SnRK1.1 e várias das MAPKs de Arabidopsis, o que poderá indicar que estas duas vias de sinalização estão igualmente interligadas. Foi também verificado que, no sistema de Y2H, SnRK1.1 interage, em alguns casos de forma depende de NDF4, com as proteínas DELLA, componentes essências da via de sinalização de giberelinas, o que pode sugerir uma interligação entre estas duas vias de sinalização e, desta forma, explicar parcialmente o papel de SnRK1 no crescimento e desenvolvimento das plantas. Um novo mecanismo de interligação entre as vias de sinalização de ABA e energia é sugerida pelos resultados obtidos em ensaios de Y2H mostrando que SnRK1.1 interage com SnRK2.3 e, pela observação de que em plantas que não expressam SnRK1.1/2, a expressão de genes de resposta a ABA é fortemente comprometida, sugerindo que SnRK1 poderá ativar as SnRK2 e, deste modo, ativar a resposta a ABA. No seu conjunto, estes dados evidenciam o papel de SnRK1 como regulador central da resposta ao défice energético em plantas e sugerem alguns dos mecanismos moleculares que poderão estar envidos, nomeadamente através da interação com várias outras vias de sinalização como o complexo TOR (interagindo com RAPTOR1B), as MAPKs, a via de sinalização de ABA (através da interação com SnRK2) e a via de sinalização de giberelinas (através da interação com proteínas DELLA).