Efeitos in vitro da cistina sobre a atividade da creatinaquinase em córtex cerebral de ratos jovens

Cistinose é um erro inato do metabolismo, associado ao acúmulo de cistina nos lisossomos, causado pelo efluxo defeituoso de cistina. O acúmulo de cistina provoca uma série de sintomas, dependendo do tecido envolvido. Atrofia cortical é uma possível conseqüência do acúmulo de cistina no córtex cerebral. Contudo, os mecanismos pelos quais a cistina é tóxica para os tecidos estão longe de serem esclarecidos. Considerando que a creatinaquinase é uma enzima tiólica crucial para a homeostasia energética, e que dissulfetos como a cistina podem alterar enzimas tiólicas pela troca tiol/dissulfeto, o objetivo do presente estudo foi investigar o efeito da cistina sobre a atividade da creatinaquinase em homogeneizado total e frações citosólica e mitocondrial de córtex cerebral de ratos Wistar de 21 dias de idade. Nós também fizemos estudos cinéticos e investigamos o efeito da glutationa reduzida, um protetor natural de grupos tiólicos, e cisteamina, a droga usada para o tratamento da cistinose, sobre a atividade da creatinaquinase. Os resultados mostraram que a cistina inibe a atividade enzimática nãocompetitivamente de uma maneira tempo e dose dependente. Resultados mostram ainda que a glutationa preveniu e reverteu parcialmente a inibição causada pela cistina, enquanto a cisteamina preveniu e reverteu completamente aquela inibição, sugerindo que a cistina inibe a atividade da creatinaquinase por interação com os grupos sulfidrílicos da enzima. Devido ao envolvimento da creatinaquinase na homeostasia energética do córtex cerebral, estes resultados sugerem um possível mecanismo para a toxicidade da cistina e também um possível efeito benéfico no uso da cisteamina em pacientes cistinóticos.

Efeito de aminoácidos acumulados na felilcetonúria, hipertriptofanemia e cistinose sobre a atividade da piruvatoquinase em córtex cerebral de ratos

A cistinose é uma desordem sistêmica de estocagem autossômica recessiva hereditária rara, causada pelo transporte deficiente de cistina através da membrana lisossomal.. O acúmulo excessivo de cistina dentro dos lisossomos leva à destruição tecidual por mecanismos ainda não totalmente compreendidos. O acúmulo de cistina no sistema nervoso central pode provocar sintomas neurológicos tais como: convulsões, tremores e retardo mental. A hipertriptofanemia é uma desordem metabólica rara, provavelmente causada por um bloqueio na conversão do triptofano a quinurenina, acumulando triptofano e alguns de seus metabólitos no plasma e tecidos dos pacientes. Os pacientes apresentam retardo mental leve a moderado com respostas afetivas exageradas, mudanças periódicas de humor, comportamento hipersexual, e ataxia, além de erosões cutâneas de hipersensibilidade e retardo no crescimento. A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa na atividade da enzima fenilalanina hidroxilase hepática que converte fenilalanina em tirosina. Esta doença é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de fenilalanina e seus metabólitos, fenilpiruvato, fenillactato, fenilacetato, feniletilamina e O-hidroxifenilacetato no sangue e outros tecidos. Pacientes não tratados podem apresentar severo retardo mental e psicomotor e, em alguns pacientes, irritabilidade, movimentos despropositados, reflexos diminuídos dos tendões, convulsões, formação deficiente de mielina e microcefalia. Apesar de haver um consenso sobre o papel da fenilalanina no dano cerebral, os mecanismos pelos quais a fenilalanina é neurotóxica parece serem múltiplos e ainda pouco conhecidos. Estas 3 doenças: fenilcetonúria, hipertriptofanemia e cistinose são caracterizadas como Erros Inatos do Metabolismo. Os pacientes afetados por qualquer uma destas patologias apresentam uma característica clínica comum: o dano cerebral. Considerando que o metabolismo energético parece estar alterado nas três doenças e que a piruvatoquinase é uma enzima crucial para o metabolismo da glicose e liberação/armazenamento de energia para o cérebro, decidimos estudar o efeito dos três aminoácidos acumulados nestas doenças (fenilalanina, triptofano e cistina) sobre a atividade desta enzima em córtex cerebral de ratos, já que a alteração da atividade dessa enzima poderia contribuir para o dano cerebral característico nestes pacientes. Os estudos in vitro e in vivo mostraram que a o fenilalanina e o triptofano inibem a atividade da piruvtoquinase e que esta inibição pode pode ser prevenida por alanina. Quanto à cistina, os estudos in vitro mostraram que este aminoácido inibe a atividade da piruvatoquinase por dois mecanismos distintos, um dos quais parece envolver os grupos tiólicos da enzima e que pode ser prevenido e revertido pela cisteamina. Os estudos cinéticos sugeriram que a piruvatoquinase possui um sítio de ligação para aminoácidos (e talvez para alguns derivados de aminoácidos, como o fenilpiruvato) regulando a atividade da enzima. Se a inibição da atividade da piruvatoquinase também ocorrer nos pacientes afetados pelas doenças estudadas, é possível que medidas tais como a suplementação dietética de alanina e de glicose para os pacientes com fenilcetonúria e hipertriptofanemia e de cisteamina para os pacientes com cistinose, sejam benéficas. Entretanto, mais estudos são necessários antes de considerar o uso de tais medidas para os pacientes.

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 in vitro de quinureninas sobre vários parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens

A via das quinureninas é a principal rota de degradação do aminoácido triptofano. Os metabólitos dessa via, comumente chamados de quinureninas, estão envolvidos em vários processos fisiológicos e patológicos e, recentemente, algumas quinureninas foram relacionadas à fisiopatologia de várias doenças neurodegenerativas. Tendo em vista que dados da literatura são contraditórios no que se refere à geração de espécies reativas a partir de algumas quinureninas e considerando que as concentrações de alguns desses metabólitos estão elevadas em várias doenças neurodegenerativas, este trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro de alguns intermediários da via das quinureninas, particularmente a 3-hidroxiquinurenina (3HKyn), a quinurenina (Kyn), o ácido 3-hidroxiantranílico (3HAA), o ácido antranílico (AA) e o ácido quinolínico (QA) sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos de 30 dias de idade. Verificamos que a 3HKyn e o 3HAA diminuíram as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e a quimiluminescência em córtex cerebral de ratos jovens, o que indica um efeito antioxidante desses compostos, ao passo que a Kyn e o AA não alteraram os parâmetros de lipoperoxidação. Por outro lado, o QA aumentou a peroxidação lipídica nesta estrutura cerebral por aumentar significativamente as medidas de TBA-RS e quimiluminescência. Além disso, se pode verificar uma prevenção significativa da oxidação da GSH causada pelo 3HAA, enquanto o QA, na presença de íon ferroso e ácido ascórbico, diminuiu significativamente as concentrações de glutationa reduzida, o que indica que esse efeito seja mediado por radicais hidroxila gerados através da reação de Fenton. Já a 3HKyn, a Kyn e o AA não alteraram significativamente as concentrações de GSH. Também se verificou que a 3HKyn diminuiu a oxidação do diacetato de 2, 7-diclorofluoresceína, além de mostrar a propriedade de seqüestrar radicais peroxila e hidroxila. Por outro lado, o 3HAA somente seqüestrou radicais peroxila, sugerindo que a estrutura orto-aminofenólica é essencial para o composto possuir propriedades antioxidantes. Com o objetivo de verificar se o tempo de exposição à 3HKyn alterava a sua atividade antioxidante, determinamos a reatividade antioxidante total (TAR) e os valores de TBA-RS em células C6 cultivadas de glioma de ratos ao longo de 48 h na ausência (controle) ou presença de 3HKyn. Os resultados demonstraram um aumento da TAR e uma diminuição das TBA-RS pela 3HKyn em tempos curtos de exposição (1-6 horas), sendo que o metabólito não alterou significativamente esses parâmetros em tempos maiores de exposição, sugerindo uma diminuição da capacidade antioxidante da 3HKyn ao longo do tempo. Também verificamos uma diminuição do potencial antioxidante total (TRAP) e da TAR pelo QA em homogeneizado de córtex cerebral Finalmente, foi evidenciado qua a 3HKyn, na concentração de 100 µM, foi capaz de prevenir os efeitos tóxicos causados pelo QA e pelo ácido glutárico (GA). O GA é a principal neurotoxina que se encontra acumulada na acidemia glutárica tipo I. Em resumo, nossos resultados sugerem um efeito antioxidante da 3HKyn e do 3HAA e um efeito pró-oxidante do QA in vitro em córtex cerebral de ratos jovens. As alterações provocadas pelas várias quinureninas foram obtidas nas concentrações de 10, 100 e 500 µM. Embora não saibamos as concentrações dessas substâncias em doenças neurodegenerativas em que eles se acumulam, é possível que, em uma situação in vivo, a produção de substâncias antioxidantes através da rota das quinureninas poderia contrabalançar os efeitos tóxicos causados por outros metabólitos como o QA.

Efeitos dos ácidos propiônico e metilmalônico sobre o imunoconteúdo da subunidade de alto peso molecular dos neurofilamentos em fatias de córtex cerebral de ratos

As acidemias orgânicas são desordens metabólicas caracterizadas, bioquimicamente, pelo acúmulo de um ou mais ácidos orgânicos e, clinicamente, por disfunções neurológicas graves. Os ácidos propiônico (PA) e metilmalônico (MMA) são metabólitos presentes, em altas concentrações, nos tecidos e fluídos biológicos de pacientes afetados pelas acidemias propiônica e metilmalônica, respectivamente. Os neurofilamentos (NFs) são proteínas do citoesqueleto neuronal formados pela polimerização de três subunidades, denominadas: NF de alto peso molecular (NFH), NF de médio peso molecular (NF-M) e NF de baixo peso molecular (NF-L), com pesos moleculares aparentes de 200, 150 e 68 kDa, respectivamente. Essas proteínas são amplamente fosforiladas, sendo que seu nível de fosforilação está relacionado com a polimerização dos NFs e com a regulação das interações entre os constituintes do citoesqueleto. Neste trabalho fizemos um estudo ontogenético dos efeitos in vitro do PA e do MMA 2,5 mM sobre a imunorreatividade da subunidade NF-H em fatias de córtex cerebral de ratos de 9, 12, 17, 21 e 60 dias de idade. Para tanto utilizamos uma abordagem metodológica baseada na imunodetecção da NF-H com dois anticorpos diferentes: o anticorpo monoclonal anti NF-200 clone NE14 que se liga somente a epítopos fosforilados da NF-H e, portanto, reconhece a NF-H fosforilada; e o anticorpo monoclonal anti NF-200 clone N52 que reconhece a NF-H total, independentemente do nível de fosforilação. Nossos resultados mostraram que os metabólitos induzem alterações na imunorreatividade da NF-H presente na fração citoesquelética de maneira dependente do estágio de desenvolvimento do animal Considerando o conjunto de dados obtidos com os anticorpos NE14 e N52 na fração citoesquelética, podemos dizer que o tratamento das fatias de córtex cerebral de ratos de 9 dias aumentou o nível de fosforilação sem alterar o imunoconteúdo total; em ratos de 12 e 17 dias de vida levou a um acúmulo da subunidade NF-H na fração citoesquelética e que esta proteína está na forma fosforilada; e finalmente, em ratos de 21 e 60 dias de vida os metabólitos não alteraram os parâmetros estudados. Mostramos, também, que o acúmulo da NF-H provocado pelos metabólitos em ratos de 12 e 17 dias de vida não decorreu de um aumento na síntese da proteína, mas, provalvelmente devido a um desequilíbrio na relação NF-H solúvel/NF-H polimerizada, que favoreceu a forma polimerizada. Finalmente, mostramos um possível envolvimento de mecanismos de neurotransmissão GABAérgica e glutamatérgica para os efeitos observados em ratos de 12 e 17 dias de idade, respectivamente. Considerando que a fosforilação é um mecanismo importante para a regulação da dinâmica de polimerização dos NFs e das interações com outros componentes do citoesqueleto, sugerimos que uma desorganização na sua homeostase possa causar uma neurodegeneração, que é característica dos pacientes portadores das acidemias propiônica e metilmalônica.

Efeito da microinjeção de agonistas serotoninérgicos 5-Ht1b no córtex pré-frontal sobre o comportamento agressivo maternal após provocação social

A serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT), é um dos neurotransmissores que possui um papel importante na neurobiologia do comportamento agressivo. Estudos têm demonstrado que níveis elevados de serotonina conduzem a uma diminuição da agressividade em muitas espécies diferentes incluindo a espécie humana. Os receptores 5-HT1B estão envolvidos em funções comportamentais importantes, como o comportamento agressivo. Injeções sistêmicas de agonistas dos receptores 5-HT1B apresentam efeitos específicos antiagressivos. Recentemente, no córtex pré-frontal, mais especificamente na região orbitofrontal, tem sido identificado uma importante inibição no controle do comportamento, em particular o comportamento impulsivo e agressivo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de dois agonistas dos receptores 5-HT1B o CP-94,253 e o CP-93,129 sobre o comportamento agressivo de ratas fêmeas submetidas à provocação social e o papel do córtex pré-frontal: a região orbitofrontal, sobre o comportamento agressivo. Foram utilizadas ratas fêmeas Wistar microinjetadas no nono dia pós-parto com CP-94,253 ou CP-93,129. O agonista dos receptores 5-HT1B o CP-94,253 foi injetado nas doses de 0,56 (n=8) e 1,0 μg/0,2μl (n=8). O outro agonista dos receptores 5-HT1B o CP-93,129 foi injetado na dose de 1,0 μg/0,2μl (n=9). O veículo para o CP-94,253 foi Dimetilsulfóxido (DMSO) 5% juntamente com 5% de Tween 80 diluídos em água destilada e para o CP-93,129 o veículo foi salina. O experimento iniciou com fêmeas prenhas. No 5º dia pós-parto, a fêmea foi submetida ao protocolo de provocação social. No 6º dia pós-parto, a fêmea foi submetida à cirurgia estereotáxica e no 9º dia pós-parto a fêmea foi microinjetada com veículo ou agonistas 5- HT1B. Após a microinjeção foi realizado o teste comportamental, sendo que os comportamentos - agressivos e não-agressivos – foram filmados para posterior análise. A freqüência dos comportamentos foi comparada entre os grupos tratados e veículo pela análise de variância no grupo do CP-94,253 e foi utilizado pelo Teste t de Student para comparar o grupo CP-93,129 com o veículo. Os resultados mostraram uma diminuição no comportamento agressivo maternal (ataque lateral, postura agressiva e dominar) após a microinjeção do agonista CP-93,129 comparado com o grupo salina. Os dois agonistas dos receptores 5-HT1B o CP-94,253 e o CP-93,129 não tiveram os mesmos efeitos. O CP- 93,129, quando microinjetado no córtex pré-frontal, na região orbitofrontal de ratas submetidas à provocação social, tem efeitos antiagressivos enquanto que o CP-94,253 não alterou o comportamento agressivo.