A importância da seqüência de administração do irinotecan e 5-fluorouracil na inibição da proliferação do carcinoma de cólon humano in vitro

O câncer colorretal é um dos tumores humanos mais freqüentes e a terceira causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Apesar de importantes progressos terapêuticos, os resultados na doença avançada ainda são muito modestos. Isto deve-se ao fato de que a droga mais utilizada nesta neoplasia, o antimetabólito 5-fluorouracil (5-FU), foi desenvolvido a mais de 40 anos produzindo taxas de respostas de somente 10-15%. Recentemente, o inibidor da topoisomerase I irinotecan (CPT-11) demonstrou, em carcinoma de cólon avançado, respostas comparáveis tanto em pacientes não tratados quanto naqueles que tiveram recaída após terapia com 5-FU. Estes resultados justificam a avaliação da combinação 5-FU/CPT-11 nesta doença. Apesar das respostas dos estudos clínicos serem promissoras, a melhor seqüência de administração destes agentes ainda não foi determinada. Neste estudo, avaliamos a combinação CPT-11/5-FU quanto ao aumento da inibição do crescimento celular quando comparada com os agentes sozinhos nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4. Para isto, as células foram expostas às drogas sozinhas ou a várias combinações e seqüências de dose baixa e fixa (IC20) de um dos agentes na presença de dose alta e seriada do outro. As células foram avaliadas imediatamente após os tratamentos e/ou cultivadas por mais 2 dias em meio de cultura sem drogas através de coloração com sulforodamina B. As interações entre CPT-11 e 5-FU foram avaliadas por um programa de computador que permite calcular os índices de combinação (CIs) das drogas indicando sinergismo, adição, ou antagonismo (CI < 1, = 1, ou > 1, respectivamente). As respostas celulares foram relacionadas com as atividades das enzimas timidilato sintase, topoisomerase I e carboxil esterase, que foram determinadas através de ensaio que mede os sítios de ligação e atividade catalítica da enzima, ensaio de decatenação do DNA e método espectrofotométrico, respectivamente. Estando a toxicidade no DNA envolvida no mecanismo de ação das duas drogas, também relacionamos as respostas celulares com a introdução de danos ao DNA por método fluorescente. Para melhor entendermos as interações entre as drogas, examinamos os efeitos da exposição à IC20, IC50 e/ou IC80 do CPT-11 ou 5-FU por 2 h ou 24 h em alvos celulares possivelmente relacionados com a citotoxicidade destes agentes. Estes incluem: capacidade de reparo por excisão do 10 DNA, distribuição das células nas fases do ciclo celular, integridade da membrana plasmática e formação de complexos DNA-topoisomerase I. Para isto, utilizamos método de incorporação de [3H-metil]timidina, citometria de fluxo, liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de cultura e ensaio de precipitação com SDS, respectivamente. Os estudos de inibição do crescimento celular revelaram valores de IC50 do 5-FU nas linhagens SW620, HT-29 e SNU-C4 de aproximadamente 15, 8 e 2 µM, respectivamente, e do CPT-11 próximos a 2, 2 e 4 µM, respectivamente. As diferentes sensibilidades ao 5-FU nas três linhagens foram determinadas principalmente pela diferença na afinidade ao substrato. As respostas comparáveis obtidas pela exposição ao CPT-11 podem ser explicadas pelo equilíbrio entre as diferentes atividades das enzimas topoisomerase I e carboxil esterase, entre as linhagens. O programa de análise da combinação das drogas mostrou adição ou sinergismo após exposição a IC20 do CPT-11 seguido do 5-FU, nas três linhagens celulares. Por outro lado, o pré-tratamento com IC20 do 5-FU antagonizou a inibição do crescimento mediada pelo CPT-11. Nenhum dos tratamentos simultâneos determinou um aumento na inibição do crescimento nas linhagens SW620 e HT-29; mas mostraram adição ou antagonismo na linhagem SNU-C4. Observamos um significativo acréscimo na introdução de danos ao DNA nas linhagens celulares SW620 e HT-29 somente quando a IC20 do CPT-11 precedeu a IC50 do 5-FU. Já na linhagem SNU-C4, não somente este tratamento, mas também a utilização simultânea dos agentes introduziu mais dano ao DNA. Os tratamentos por 2 h ou 24 h com IC20, IC50, e/ou IC80 do 5-FU ou CPT-11 não causaram mudanças significativas na distribuição das células nas fases do ciclo celular, concentração de LDH no meio de cultura, ou formação de complexos DNA-topoisomerse I. Indicando que alterações nestes processos não estão envolvidas com os efeitos modulatórios dos pré-tratamentos na citotoxicidade das drogas. Entretanto, a incorporação de [3H-metil]timidina no DNA de células tratadas com CPT-11, aumentou em função da dose e tempo de exposição à droga. Este resultado sugere que o dano ao DNA introduzido pelo CPT-11 depende da dose e tempo de exposição podendo ser reparado por mecanismos de excisão. Somente foi observada significativa incorporação de [3H-metil]timidina em células tratadas com IC20 do 5-FU por 2 h, sugerindo que o reparo por excisão só ocorre após exposição por curto período e à doses baixas deste agente. Juntos, os resultados deste estudo mostraram que tanto os efeitos anti-proliferativos quanto a introdução de danos ao DNA pela combinação CPT-11/5-FU em dose baixa e fixa de um agente junto com dose alta do outro, nas linhagens celulares de carcinoma de cólon humano SW620, HT-29 e SNU-C4, dependem da seqüência de administração das drogas. Estes achados podem ter sido determinados pelos diferentes efeitos do tratamento com uma dose baixa dos agentes nos mecanismos de reparo por excisão do DNA.

Efeito da administração de arginina sobre o metabolismo energético em cérebro de ratos adultos

A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência na atividade da arginase hepática. Esta doença é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual de arginina (Arg). Retardo mental e outras alterações neurológicas, cujos mecanismos são ainda desconhecidos, são sintomas comuns em pacientes hiperargininêmicos. O óxido nítrico (NO) é gerado em todas as células do sistema nervoso central (SNC) pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), a qual, na presença de oxigênio molecular, tetraidrobiopterina e outros cofatores, catalisa a conversão de Arg em NO e citrulina. Em condições normais, o NO desempenha importante papel fisiológico no SNC, como por exemplo, na liberação de neurotransmissores e expressão gênica. Quando há formação excessiva, o NO torna-se um importante mediador de neurotoxicidade Trabalhos realizados em nosso laboratório mostraram que a administração aguda de Arg em ratos diminui a atividade da Na+,K+-ATPase e aumenta o estresse oxidativo cerebral. Outros estudos mostraram que a administração de Arg prejudica a memória em ratos. Estes resultados foram prevenidos pelo Nϖ-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), um inibidor competitivo da NOS, sugerindo que a administração de Arg altera estes parâmetros através do NO e/ou estresse oxidativo. Considerando que a administração de Arg aumenta o estresse oxidativo e que estudos mostram que o NO inibe a cadeia de transporte de elétrons provavelmente comprometendo a produção de energia, no presente trabalho, nós investigamos o efeito da administração aguda de Arg sobre alguns parâmetros do metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades da succinato desidrogenase, complexo II e IV da cadeia respiratória) em hipocampo de ratos. Também testamos o efeito do L-NAME sobre os efeitos produzidos pela Arg Ratos adultos de 60 dias foram tratados com uma única injeção intraperitoneal de Arg, de acordo com o protocolo estabelecido por Buchmann e colaboradores (1996). A dose de Arg (0,8 g/Kg) usada atinge níveis plasmáticos semelhantes àqueles encontrados em pacientes hiperargininêmicos (1,5 mM). Os resultados do presente trabalho mostraram que a administração de Arg aumentou significativamente a produção de lactato e diminuiu a produção de CO2 e a captação de glicose, bem como as atividades da succinato desidrogenase e do complexo II, e que a injeção simultânea de L-NAME preveniu estes efeitos, exceto a produção de CO2 e a produção de lactato. No entanto, não houve alteração na atividade da citocromo c oxidase (complexo IV). Se estes achados também ocorrerem em humanos, pode-se presumir que a Arg prejudica o metabolismo energético, possivelmente através da geração de radicais livres induzida pela formação de NO e/ou da formação de poliaminas, contribuindo assim para a disfunção cerebral observada na hiperargininemia.

Avaliação da atividade neuroprotetora do extrato de kava (Piper methysticum) em modelos in vitro de lesão celular

As doenças cerebrovasculares, popularmente conhecidas como derrames, são uma das principais causas de morbidade e mortalidade entre adultos e idosos. Contudo, muitos pacientes que sofrem derrame sobrevivem e experimentam as conseqüências do insulto por muitos anos, muitas vezes a nível emocional, motor ou intelectual. Dentre estas lesões, destaca-se a isquemia cerebral. Existem modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo e in vitro. Os modelos in vitro são realizados em culturas ou fatias de tecido cerebral submetidas à Privação de Oxigênio e Glicose (POG), que mimetizam condições traumáticas similares, mas não idênticas às produzidas in vivo. A investigação da atividade de substâncias potencialmente neuroprotetoras a partir da comparação da morte celular entre culturas ou fatias de tecido cerebral controle e tratadas é facilitada neste tipo de modelo experimental. Após a injúria, as culturas são expostas a métodos de avaliação da viabilidade ou dano celular como, por exemplo, o corante fluorescente iodeto de propídeo, que marca seletivamente células mortas ou em curso de morte, ou MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromide) que mede a viabilidade mitocondrial possibilitando uma posterior quantificação. As plantas são uma fonte importante de produtos naturais biologicamente ativos, muitos dos quais se constituem em modelos para a síntese de um grande número de fármacos. Um exemplo é a planta kava-kava ou somente kava (Piper Methysticum) a qual chamou a atenção dos pesquisadores devido à sua utilização nas ilhas do Pacífico sul. Foi demonstrada a possibilidade da kava possuir uma variedade de atividades farmacológicas importantes, entre elas a atividade de neuroproteção Esse trabalho tem como objetivo avaliar a atividade neuroprotetora do extrato de kava-kava (Piper methysticum) em modelos in vitro de morte neuronal em fatias de hipocampo de ratos, investigar o envolvimento da proteína de choque térmico HSP27 (Heat Shock Protein) no processo de morte e neuroproteção induzida pela kava, bem como investigar o efeito da lesão induzida por POG sobre o imunoconteúdo da proteína Oxido Nítrico Sintase induzível (iNOS). Os resultados dos experimentos por nós realizados nas culturas organotípicas submetidas à POG por 40 minutos e tratadas com extrato de kava (7µg/ml) demonstraram uma significativa redução, na ordem de 58% na intensidade da morte neuronal na região CA1 do hipocampo em resposta à injúria. Em fatias hipocampais submetidas à POG por 60 minutos a adição do extrato de kava 7µg/ml aumentou em 15% a viabilidade celular, confirmando a atividade neuroprotetora sugerida para esta planta. As culturas expostas à POG e tratadas com kava apresentaram um aumento significativo no imunoconteúdo da proteína HSP27, esse aumento é acompanhado de um aumento da fosforilação, uma vez que a percentagem de proteína fosforilada se mantém igual. As fatias lesionadas tratadas com kava apresentaram uma diminuição significativa no imunoconteúdo da iNOS na ordem de 35 % em relação as fatias lesionadas tratadas com DMSO (Dimetilsulfoxido). Estes dados podem sugerir que um dos mecanismos da neuroproteção observada para o extrato de kava, possa envolver essas proteínas.

Alterações bioquímicas e comportamentais em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia

A homocistinúria é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase e é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Retardo mental, deficiência cognitiva, isquemia, convulsões e aterosclerose são achados clínicos comuns em pacientes homocistinúricos. No entanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença são pouco conhecidos. Modelos animais experimentais de erros inatos do metabolismo são úteis para compreender a fisiopatologia dessas doenças em humanos. No nosso laboratório, já foram criados alguns modelos animais de algumas doenças metabólicas hereditárias, como, por exemplo, fenilcetonúria e hiperprolinemia tipo II. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Essa enzima é inibida por radicais livres e sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. A diminuição de energia cerebral e o estresse oxidativo têm sido associados com algumas doenças que afetam o sistema nervoso central, como as doenças de Alzheimer, Parkinson e Huntington e isquemia cerebral. Por outro lado, a homocisteína tem sido considerada um fator de risco para o aparecimento dessas doenças. No sentido de ampliar o conhecimento das alterações bioquímicas envolvidas na gênese da disfunção neurológica característica da homocistinúria, esse trabalho teve como principal objetivo desenvolver um modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia em ratos. Utilizando esse modelo, verificamos a atividade da Na+,K+-ATPase e alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) em hipocampo de ratos. A aprendizagem e a memória na tarefa do labirinto aquático de Morris foram avaliadas em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia. Nesse trabalho, também estudamos o efeito in vitro dos metabólitos acumulados na homocistinúria, homocisteína e metionina, sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividade da enzima citocromo c oxidase). Além disso, o efeito in vitro da homocisteína sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (potencial antioxidante total (TRAP), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase) em hipocampo de ratos foi investigado. O tratamento crônico foi realizado do 6o ao 28o dia de vida, através de administrações subcutâneas de homocisteína, duas vezes ao dia, com intervalos de 8 horas. As doses de homocisteína administradas foram escolhidas com o objetivo de induzir concentrações plasmáticas de 0,4 a 0,5 mM, semelhantes àquelas encontradas em pacientes homocistinúricos. Através desse tratamento, também foram induzidas concentrações elevadas de homocisteína no cérebro de ratos. Os controles receberam solução salina em volumes semelhantes. Os resultados mostram que a administração crônica de homocisteína inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica, a produção de CO2 e a captação de glicose, assim como as atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase em hipocampo de ratos. Os animas tratados com homocisteína também apresentaram diminuição de memória na tarefa do labirinto aquático de Morris. Além disso, a homocisteína e a metionina inibiram a atividade da Na+,K+-ATPase de hipocampo de ratos in vitro. Estudos cinéticos sobre a inibição da Na+,K+-ATPase, causada pela homocisteína, também foram realizados. Os resultados mostraram que a homocisteína inibe a enzima de forma não-competitiva com o ATP como substrato. Também foi verificado que a incubação de homogeneizados de hipocampo com homocisteína diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que a incubação simultânea com alguns antioxidantes, tais como glutationa, ditiotreitol, cisteína e a enzima antioxidante superóxido dismutase preveniram esse efeito. Os metabólitos acumulados na homocistinúria também alteraram alguns parâmetros de metabolismo energético cerebral (produção de CO2 e lactato, captação de glicose e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) in vitro. Além disso, verificou-se que a homocisteína in vitro diminuiu o TRAP e aumentou a quantidade de TBARS, um marcador de lipoperoxidação, mas não alterou as atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase. Os achados sugerem que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase, a diminuição do metabolismo energético e o aumento do estresse oxidativo podem estar relacionados com as disfunções neurológicas características dos pacientes homocistinúricos.

Comparação de parâmetros de dano oxidativo em atletas profissionais de voleibol de quadra, jogadores de vôlei de praia e indivíduos não treinados, quando submetidos a exercício em cicloergômetro

Radical livre é qualquer substância, átomo ou molécula capaz de existir independente, e que possua elétrons desemparelhados em seu último orbital energético. Uma vez formados, começam uma série de reações, podendo levar a danos em biomoléculas (lipídeos, proteínas e também o DNA). Os radicais livres podem ser gerados, entre outras formas, pelo exercício físico aeróbio, que eleva o consumo de oxigênio (VO2) entre 10-15 vezes mais que em situação de repouso, essa elevação induz uma maoir atividade mitocondrial, onde aproximadamente 5% do oxigênio utilizado na mitocôndria, como aceptor de eletrons, é liberado na forma de superóxido. Porém, especula-se que as espécies reativas de oxigênio, são geradas no exercício anaeróbio por um aumento na atividade da xantina oxidase, pela liberação de prótons, provocada pela acidose láctica (que em estudos in vitro, mostrou ser um potente fator pró-oxidante), por uma atividade aumentada da óxido nítrico sintase, pela autooxidação de catecolaminas, pela síndrome de esquemia/reperfusão, entre outras fontes. O organismo, para se proteger desses danos oxidativos, possui dois tipos de proteção antioxidante, a enzimática: como a catalase, a superóxido dismutase e a glutationa peroxidase, e o sistema antioxidante não-enzimatico, onde, podemos citar dentro de uma vasta lista: ácido úrico, vitaminas E, A e C, bilirrubina, albumina e compostos fenólicos, entre outros. O treinamento físico induz adaptações antioxidante ao organismo dos indivíduos, onde os sujeitos são expostos cronicamente a condição de estresse oxidativo, que é onde a formação de espécies reativas de oxigênio é maior que a capacidade protetora, e isto faz com que ocorra um aumento na atividade ou conteúdo dos antioxidantes, ou então que a produção desses oxidantes seja menor. Com isso, o objetivo desse estudo foi comparar o estresse oxidativo induzido pelo exercício, através de aspectos bioquímicos e fisiológicos comparando atletas profissionais de voleibol de quadra, jogadores de vôlei de praia e indivíduos não treinados. Todos os sujeitos foram voluntários, do sexo masculino, não fumantes, sem fazer uso de drogas/suplementos/medicamentos, não ingeriram bebidas alcoólicas, assim como também não praticaram atividade física exaustiva 48 h antes dos testes. Os sujeitos executaram um teste máximo de carga progressiva para determinar o consumo máximo de oxigênio, servindo para determinação da carga do teste aeróbio submáximo de 1 hora, que foi igual para todos os voluntários (10% abaixo do segundo limiar ventilatório), além do teste anaeróbio Wingate com 30 segundos de duração. Os indivíduos receberam a prescrição de uma dieta padrão, que se constituiu 100% da RDA para cada indivíduo.

Estrógeno e pré-condicionamento : efeitos neuroprotetores e possíveis mecanismos de ação em modelos in vitro e in vivo de isquemia cerebral

As bases moleculares da neuroproteção contra a isquemia mediada por estrógeno continuam obscuras, assim como os mecanismos envolvendo a tolerância ao dano isquêmico subseqüente induzida por pré-condicionamento. Neste trabalho foi estudado se as vias de sinalização celular da PI3-K (fosfatidil inositol 3-quinase) e da MEK/ERK 1/2 estariam envolvidas na neuroproteção induzida por estrógeno, bem como alguns parâmetros de estresse oxidativo, especificamente o conteúdo de radicais livres, um índice de dano oxidativo a proteínas e a capacidade antioxidante total. Também foi estudado o possível envolvimento dos transportadores de glutamato (EAAT1 e EAAT2) e dos receptores de estrógeno (ERα e ERβ) nos efeitos neuroprotetores do estrógeno e do pré-condicionamento. Para este fim, foram utilizados os modelos in vitro de culturas organotípicas de fatias hipocampais e fatias hipocampais preparadas a fresco expostas à privação de oxigênio e glicose (POG) e o modelo in vivo de hipóxia-isquemia neonatal. Em culturas tratadas tanto aguda como cronicamente com 17β-estradiol, a morte celular induzida por POG foi diminuída acentuadamente quando comparada com as culturas tratadas apenas com veículo. Este efeito neuroprotetor foi evitado por LY294002 (inibidor de PI3-K), mas não por PD98059 (inibidor de MEK/ERK 1/2). Ambos os protocolos de tratamento com estradiol induziram a fosforilação/ativação da proteína quinase B (PKB/Akt) e a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β). Em um estudo similar, o imunoconteúdo do receptor estrogênico ERα diminuiu após POG em culturas tratadas tanto com estradiol quanto veículo, enquanto que o receptor ERβ aumentou apenas nas culturas tratadas com estradiol expostas ou não à POG. Não foram observadas alterações no imunoconteúdo dos transportadores de glutamato (EAATs) em nenhum dos tratamentos in vitro. Em fatias de hipocampo de cérebro de ratas ovariectomizadas que receberam reposição de estradiol, a morte celular foi reduzida em comparação ao grupo de ratas que não recebeu a reposição hormonal. Neste mesmo modelo, observou-se que a POG aumentou a produção de radicais livres nos dois grupos, porém não foram observadas diferenças na capacidade antioxidante total. Por outro lado, a reposição de estradiol evitou a redução nos conteúdos de triptofano e tirosina causada por POG. No modelo in vivo, o cérebro de ratos neonatos foi protegido contra a hipóxia-isquemia pelo précondicionamento hipóxico. Em paralelo, o pré-condicionamento aumentou o imunoconteúdo dos transportadores de glutamato EAAT2 e do receptor estrogênico ERα em córtex e diminuiu os níveis de EAAT2 em estriado, mas não afetou os níveis de EAAT1 e ERβ. Já no modelo in vitro de pré-condicionamento, nas culturas organotípicas de hipocampo pré-condicionadas, 15 min de POG induziu tolerância acentuada a um período subseqüente de 45 min de POG, porém não foram detectadas alterações nos transportadores de glutamato nem nos receptores estrogênicos. Juntos, os resultados sugerem que na isquemia a neuroproteção induzida por estrógeno pode envolver a via de sinalização celular da fostatidil inositol 3-quinase (PI3-K), a prevenção do dano oxidativo a proteínas e a regulação dos receptores estrogênicos ERα e ERβ, enquanto que a tolerância à isquemia cerebral induzida por pré-condicionamento pode envolver a regulação dos transportadores de glutamato EAAT2 e receptores estrogênicos ERα.

Efeito in vitro dos ácidos 2-metilacetoacético e 2-metil-3-hidroxibutírico sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens

As deficiências da β-cetotiolase mitocondrial e da 2-metil-3-hidroxibutiril-CoA desidrogenase (MHBD) são erros inatos do catabolismo da isoleucina. Os pacientes afetados pela deficiência da β-cetotiolase apresentam crises agudas de cetose e acidose metabólica, podendo apresentar convulsões que podem evoluir ao coma e morte. Bioquimicamente, são caracterizados por excreção urinária aumentada de ácido 2-metilacetoacético (MAA), 2-metil-3-hidroxibutírico (MHB) e tiglilglicina (TG). Alguns indivíduos apresentam acidemia láctica durante as crises de descompensação metabólica. Por outro lado, os indivíduos afetados pela deficiência da MHBD são caracterizados por retardo mental, convulsões e acidose láctica severa, apresentando excreção urinária aumentada de MHB e TG. O aumento do ácido láctico em ambas as enfermidades sugere um comprometimento do metabolismo energético. Tendo em vista que os mecanismos fisiopatogênicos de ambas desordens são totalmente desconhecidos e que os achados bioquímicos sugerem um déficit na produção de energia dos pacientes, o presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do MAA e do MHB sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o MAA inibiu a produção de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato, indicando um bloqueio do ciclo do ácido cítrico. Em adição, o complexo II da cadeia respiratória bem como a enzima succinato desidrogenase foram inibidos na presença do MAA. Portanto, é possível que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição secundária do ciclo de Krebs. As enzimas Na+,K+-ATPase e creatina quinase (CK) não foram afetadas pelo MAA. O MHB inibiu a produção de CO2 a partir dos três substratos testados bem como o complexo IV da cadeia respiratória, sugerindo que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição da produção CO2 pelo ciclo de Krebs. A enzima Na+,K+- ATPase não foi afetada pelo ácido. No entanto, o MHB inibiu a atividade total da CK às custas da CK mitocondrial (mi-CK). A presença do inibidor da enzima óxido nítrico sintase L-NAME e do antioxidante glutationa reduzida (GSH) preveniram a inibição da atividade total da CK, enquanto que a GSH preveniu a inibição da mi-CK, sugerindo que os efeitos do MHB sobre a CK estejam relacionados à oxidação de grupamentos tióis essenciais à atividade enzimática. Tais resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral é inibido in vitro pelo MAA e pelo MHB. Caso estes achados se confirmem nas deficiências da β-cetotiolase e da MHBD, é possível que um prejuízo no metabolismo energético causado pelo acúmulo destes metabólitos possa explicar, ao menos em parte, o dano neurológico encontrado nos pacientes portadores destas doenças.

O exercício físico aeróbico agudo (natação) estimula a funcionalidade imunológica e inflamatória de monócitos circulantes em ratos

A atividade física moderada regular apresenta uma série de efeitos benéficos para a fisiologia do organismo, particularmente no tocante à atividade do sistema imunológico. O exercício físico promove aumento da resistência a infecções por agentes virais e bacterianos, reduz a incidência de certos tipos de câncer, reduz enormemente os riscos de doenças cardiovasculares agudas e crônicas e melhora a qualidade de vida de uma maneira geral. Contudo, os mecanismos pelos quais o exercício físico regular melhora a performance do sistema imunológico não estão completamente elucidados. Particularmente em relação às alterações imunológicas observadas em sessões agudas de exercício moderado, pouco se sabe. Neste trabalho foi estudado o efeito de sessões agudas de exercício de natação em ratos (1 h, em água aquecida a 30ºC, com sobrepeso de 5% ligado à cauda) sobre a funcionalidade imunológica e inflamatória de macrófagos obtidos a partir de monócitos circulantes destes animais. Os resultados mostraram que o exercício induz uma intensa ativação na capacidade fagocitária (2,4 vezes maior que nos controles P = 0,0041), na produção basal de NO avaliada pelo acúmulo de NO3-, NO2- e NOx- total em macrófagos incubados por 1 h (até 95,5% de aumento P = 0,0220) e na produção de H2O2 estimulada pelo éster de forbol PMA (9,6 vezes maior que nos controles, P = 0,0022). O aumento na capacidade basal de produção parece estar associado à expressão da isoforma induzível da NO sintase (iNOS = NOS-2), já que o exercício provocou uma expressiva indução na expressão da enzima (P = 0,0319). Embora a indução da expressão da iNOS esteja relacionada à ativação da via do fator nuclear κB (NF-κB) o que, por sua vez, está normalmente associado ao estresse oxidativo, vários parâmetros sugerem que a ativação dos monócitos/macrófagos deva ter ocorrido localmente a despeito de qualquer alteração redox sistêmica, já que o exercício não levou a qualquer alteração na quantidade de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) plasmáticas ou no índice de estado redox eritrocitário, avaliado pela relação entre as concentrações intracelulares de dissulfeto de glutationa e glutationa. Também não houve alteração na expressão das proteínas de choque térmico da família das HSP70, o que sugere que o exercício não tenha provocado nenhuma sorte de estresse pronunciado sobre os macrófagos. Somados, os dados sugerem que o exercício agudo moderado possa desempenhar importante papel na ativação de certos mecanismos imunológicos e inflamatórios em monócitos/macrófagos e que algum fator neural ou humoral, que não o estresse oxidativo, possa mediar esta resposta.

Efeito do ácido fólico sobre as alterações nas atividades da Na+,K+-ATPase e da butirilcolinesterase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo causadas pela homocisteína em ratos

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo caracterizado, bioquimicamente, pela deficiência da enzima cistationina-β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos e vasculares característicos, como retardo mental e arteriosclerose, cuja fisiopatologia é desconhecida. No presente trabalho, avaliamos os efeitos in vitro e in vivo da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos. Primeiramente, observamos o efeito in vitro da exposição de homogeneizados de córtex parietal de ratos ao ácido fólico, avaliando a inibição causada pela homocisteína sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membranas plasmáticas. Nos estudos in vivo, investigamos o efeito do pré-tratamento com ácido fólico sobre a inibição das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase em córtex parietal e em soro de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia aguda, respectivamente. Considerando que a Na+,K+-ATPase é suscetível ao ataque de radicais livres, nós determinamos o efeito da hiperhomocisteinemia aguda sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, como a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e o conteúdo total de grupos tióis em córtex parietal de ratos. Finalmente, investigamos o efeito do ácido fólico sobre a redução da atividade da Na+,K+-ATPase em córtex parietal e sobre o aumento do índice de dano ao DNA em sangue total de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia crônica. Nossos resultados mostraram que a homocisteína in vitro reduz, significativamente, a atividade da Na+,K+-ATPase e que o ácido fólico previne esse efeito. Estudos cinéticos com o substrato ATP revelaram que a homocisteína inibe de forma não-competitiva a enzima Na+,K+-ATPase. Os estudos in vivo confirmaram que a hiperhomocisteinemia aguda diminui as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase e que o pré-tratamento com ácido fólico também previne os efeitos causados pela homocisteína. Por outro lado, a hiperhomocisteinemia aguda não alterou os parâmetros de estresse oxidativo analisados. A hiperhomocisteinemia crônica inibiu a Na+,K+-ATPase em córtex parietal e aumentou o índice de dano ao DNA em sangue total de ratos e, novamente, o tratamento com ácido fólico previne tais efeitos. Esses resultados, em conjunto, revelam os efeitos da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos e colaboram com o entendimento da fisiopatologia da homocistinúria. Além disso, os resultados sugerem que o ácido fólico, já utilizado por alguns pacientes homocistinúricos, poderá ser uma importante ferramenta terapêutica utilizada na prevenção dos efeitos neurológicos e vasculares da homocisteína.

Efeito da homocisteína sobre as atividades da butirilcolinesterase e da Na+, K+-ATPase em sangue de ratos

A homocistinúria é uma desordem metabólica causada pela deficiência da enzima cistationina β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína e de metionina. Os pacientes afetados por essa doença apresentam principalmente retardo mental, isquemia cerebral, convulsões e aterosclerose. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis por essas manifestações são pouco conhecidos. O sistema colinérgico apresenta papel importante na função cognitiva do qual as colinesterases, acetilcolinesterase e butirilcolinesterase, são constituintes ubíquos. Similarmente à acetilcolinesterase, a butirilcolinesterase hidrolisa a acetilcolina e está presente no soro, coração, endotélio vascular e no sistema nervoso. Estudos têm mostrado que as colinesterases estão inibidas no córtex cerebral de pacientes com a doença de Alzheimer. Adicionalmente, há evidências na literatura mostrando que as colinesterases são inibidas por radicais livres. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Recentes estudos têm demonstrado que essa enzima é inibida por radicais livres e também que sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. Além disso, nosso grupo demonstrou que a homocisteína inibe a atividade da Na+,K+-ATPase cerebral. Considerando que: a) pouco se sabe sobre os mecanismos responsáveis pelas manifestações neurológicas que ocorrem na homocistinúria, b) a administração de homocisteína prejudica a memória, c) as colinesterases são importantes para as funções cognitivas, d) a atividade da Na+,K+-ATPase está diminuída na isquemia cerebral, e) a homocisteína inibe a atividade dessa enzima in vitro e f) as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em tecidos periféricos podem ser consideradas marcadores de alterações que ocorram no sistema nervoso central, no presente estudo determinamos o efeito in vitro da homocisteína sobre as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos, respectivamente. Também determinamos o efeito da administração aguda e crônica de homocisteína sobre a atividade da butirilcolinesterase sérica e a influência das vitaminas E e C sobre os efeitos inibitórios causados pela homocisteína. Os resultados mostraram que a homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 60 dias in vitro. A homocisteína inibiu essa enzima de forma competitiva com a acetilcolina como substrato. Também foi verificado que a homocisteína reduziu significativamente as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos de 29 dias, respectivamente. Nossos resultados também mostraram que a administração aguda de homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 29 dias. Adicionalmente, verificou-se que o pré-tratamento com as vitaminas E e C não alterou per se a atividade da butirilcolinesterase, mas preveniu a redução da atividade dessa enzima causada pela administração aguda de homocisteína. Por fim, determinou-se que a administração crônica desse aminoácido diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase. Os resultados obtidos em nosso trabalho sugerem que a redução das atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase pode estar associada à disfunção neurológica presente em pacientes homocistinúricos, uma vez que a determinação dessas enzimas em sistemas periféricos represente um marcador para a ação neurotóxica da homocisteína.

Efeitos in vitro de metabólitos acumulados na deficiência da acil-CoA desidrogenase de cadeia média (MCAD) sobre parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens

A deficiência da desidrogenase de acilas de cadeia média (MCAD) é o mais freqüente erro inato da oxidação de ácidos graxos. Os indivíduos afetados por esse distúrbio apresentam-se sintomáticos durante períodos de descompensação metabólica, caracterizado pelo acúmulo de ácidos graxos de cadeia média (AGCM), particularmente os ácidos octanóico (AO), decanóico (AD) e cis-4-decenóico (AcD). Durante as crises, os pacientes apresentam hipoglicemia hipocetótica, hipotonia, rabdomiólise, edema cerebral e, finalmente, entram em coma, podendo ter um desenlace fatal. O tratamento de urgência é baseado na infusão de glicose nos pacientes durante as crises, enquanto uma dieta rica em carboidratos e pobre em gorduras é recomendada nos períodos fora das crises. Uma parte considerável dos pacientes que sobrevivem às crises apresenta um grau variável de manifestações neurológicas. Entretanto, os mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos da deficiência de MCAD são praticamente desconhecidos. No presente estudo avaliamos a influência dos principais metabólitos acumulados na deficiência de MCAD, os ácidos AO, AD e AcD, e , em alguns casos, também de seus derivados de carnitina e glicina, sobre as atividades de enzimas importantes do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos Wistar de 30 dias de vida. AO, AD, AcD e octanoilcarnitina inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase, com ênfase ao AcD, o inibidor mais potente da atividade da enzima. Além disso, verificamos que a co-incubação do AO com glutationa (GSH) ou trolox (vitamina E solúvel) evitou seu efeito inibitório sobre a atividade da enzima. A inibição da enzima pelo AcD foi também prevenida quando o mesmo foi co-incubado com as enzimas catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) juntas, mas não com GSH. Além disso, AO, AD e AcD aumentaram a lipoperoxidação em homogeneizados de córtex cerebral de ratos, medidos por quimioluminescência e TBA-RS. Tais resultados sugerem que esses metabólitos inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase via radicais livres. Observamos ainda que somente AD e AcD inibiram atividades dos complexos da cadeia respiratória, ao contrário do AO que não teve qualquer ação sobre essas atividades. Enquanto o AD diminuiu somente a atividade do complexo IV a uma concentração muito alta (3 mM), o AcD diminuiu as atividades dos complexos II, II-III e IV dentro da faixa de concentrações encontrada na deficiência de MCAD (0,25-0,5 mM). Além disso, AO, AD e AcD inibiram a produção de CO2 a aprtir de glicose e acetato radiativos como substratos, indicando uma inibição do ciclo de Krebs. No entanto, somente AD e AcD reduziram a produção de CO2 a partir de citrato, enquanto AO não alterou a mesma. Além disso, nenhum dos três metabólitos testados alterou a atividade da citrato sintase. Demonstramos ainda que o AcD reduziu as atividades da creatinaquinase mitocondrial e citosólica, mas em uma concentração muito alta não encontrada na deficiência de MCAD. Este efeito não foi evitado por GSH, vitamina C+E ou L-NAME, sugerindo que o mesmo deve ter ocorrido via mecanismo distinto do estresse oxidativo. AcD foi o inibidor mais potente das atividades enzimáticas testadas neste trabalho, indicando que deve ser o metabólito de maior toxicidade nesta doença, ao menos no que se refere ao comprometimento do metabolismo energético. Espera-se que nossos resultados possam contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos envolvidos na deficiência de MCAD.

Efeito neuroprotetor do resveratrol em modelo in vitro de isquemia cerebral : envolvimento das vias PI3-K e MAPK

O cérebro é altamente dependente de um fluxo sanguíneo contínuo para suprimento de oxigênio e glicose, e por esta razão, eventos isquêmicos resultam em grande degeneração celular. O resveratrol é um antioxidante natural encontrado nas uvas e no vinho tinto que possui efeitos antitumoral e antiinflamatório, bem como propriedades cardioprotetoras. Neste trabalho, nós avaliamos o efeito neuroprotetor do resveratrol em um modelo in vitro de isquemia cerebral. Além disso, nós investigamos se este efeito estava correlacionado com as vias de sinalização da fosfoinositol3-quinase (PI3-k) e da proteína quinase ativada por mitógenos (mitogen-activated protein kinase-MAPK), ambas envolvidas na regulação da proliferação e sobrevivência celular. Para isto, nós usamos cultura organotípica de hipocampo exposta à privação de oxigênio e glicose (POG) como modelo de isquemia cerebral. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo (IP), um marcador de células mortas. Nas culturas expostas à POG na presença do veículo, aproximadamente 46% do hipocampo foi marcado com IP, indicando uma alta porcentagem de morte celular. Quando as culturas foram tratadas com resveratrol 10, 25 e 50µM, a morte celular foi reduzida para 22, 20 e 13%, respectivamente. Para elucidar o mecanismo pelo qual o resveratrol exerce seu efeito neuroprotetor nós investigamos a via PI3-k usando o inibidor LY294002 (5µM) e a via MAPK usando o inibidor PD98059 (20µM). A neuroproteção mediada pelo resveratrol (50µM) foi prevenida pelo LY294002, mas não pelo PD98059. A análise por immunoblotting revelou que o resveratrol 50µM induziu a fosforilação/ativação da Akt, a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β) 1, 6 e 24 h após a POG e a fosforilação/ativação da quinase regulada por sinais extracelulares (extracellular signal-regulated kinase-1 and -2-ERK1/2) 6 e 24 h após a POG. Juntos, o aumento da fosforilação da Akt e GSK-3β induzida pelo resveratrol após a POG e o efeito da inibição da PI3-k pelo LY294002 levando a diminuição da neuroproteção mediada pelo resveratrol, sugerem que a via PI3-k/Akt, associada à GSK-3β , estão envolvidas no mecanismo pelo qual o resveratrol protege as culturas organotípicas da morte celular.