Efeito da administração aguda de arginina sobre aspectos bioquímicos e comportamentais em ratos adultos

Os erros inatos do metabolismo (EIM) constituem um grupo de doenças genéticas causadas pela deficiência ou ausência de uma proteína, geralmente uma enzima. A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência de arginase, enzima que converte a arginina em ornitina e uréia. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo tecidual e plasmático de arginina e seus metabólitos, os compostos guanidínicos. As manifestações clínicas desta doença diferem substancialmente das demais doenças metabólicas do ciclo da uréia. Seus principais sintomas, que manifestam-se progressivamente, são caracterizados por espasticidade, epilepsia e retardo mental. A correlação entre o metabolismo da arginina e do óxido nítrico ocorre no chamado ciclo arginina-citrulina. A arginina é o substrato para a síntese de óxido nítrico pela ação da enzima óxido nítrico sintetase (ONS). Como os pacientes hiperargininêmicos apresentam altos níveis de arginina no plasma e tecidos, é provável que, devido ao excesso deste substrato, ocorra um aumento na síntese de óxido nítrico. O óxido nítrico em concentrações elevadas está associado à produção de radicais livres, neurotoxicidade e inibição da enzima Na+,K+-ATPase. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental ao funcionamento normal do sistema nervoso central (SNC), pois regula a transmissão do impulso nervoso, o volume celular e o transporte de moléculas ligadas ao cotransporte de Na+, tais como aminoácidos, glicose e neurotransmissores. A inibição da atividade da Na+,K+-ATPase nos sítios pré-sinápticos resulta na inibição da recaptação de glutamato, bem como na estimulação de sua liberação. A inibição desta enzima também tem sido associada a diversas neuropatologias. A Na+,K+-ATPase também está envolvida na LTP (long term potentiation – potenciação de longa duração), que é um tipo de neuroplasticidade celular que provoca alterações nas cascatas bioquímicas no SNC, que são, muitas vezes, idênticas àquelas que ocorrem durante o processo de formação da memória. Assim, acredita-se que a LTP seja um dos diversos mecanismos bioquímicos importantes para a formação da memória. Neste estudo investigamos o efeito in vivo da administração aguda de arginina, L-NAME (um potente inibidor da ONS) e a co-administração de Arg + L-NAME sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos adultos e sobre testes 6 comportamentais utilizados para avaliar o aprendizado e memória: campo aberto e esquiva inibitória. Os resultados obtidos demonstraram que a arginina inibiu significativamente a atividade da enzima Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica de hipocampo de ratos. A administração de L-NAME não alterou a atividade da enzima, mas preveniu a diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase causada pela arginina. Nos experimentos de comportamento foram avaliados o aprendizado, a consolidação e a evocação da memória de longa duração pela administração das soluções em três momentos diferentes. A arginina diminuiu o desempenho do teste de esquiva inibitória nos três momentos, o L-NAME isoladamente não alterou o comportamento dos animais, mas quando co-administrado com a arginina aumentou a capacidade de memorização desta tarefa. Estes resultados indicam que a administração de arginina in vivo reduz tanto a atividade da Na+,K+-ATPase como a modulação da memória em ratos, e que isso ocorreu, provavelmente, pelo aumento da síntese de óxido nítrico. Assumindo a possibilidade de que isso possa ocorrer em pacientes com hiperargininemia, os resultados obtidos podem ser relevantes para explicar, pelo menos em parte, a disfunção neurológica associada a essa doença.

Pancreatite aguda experimental induzida pela L-Arginina : avaliação bioquímica e histológica

Avaliaram-se as características bioquímicas e histológicas de um modelo experimental de pancreatite aguda necrotizante induzida por doses excessivas de arginina em ratos. A amostra constituiu-se de 105 ratos machos, da linhagem Wistar. Aos ratos do grupo experimento (n=70) administrou-se injeção intraperitoneal de 500mg/100g de peso corporal de L-Arginina dividida em doses iguais e injetada em duas etapas com intervalos de 15 minutos. No grupo controle (n=35), foi injetado solução salina isotônica por via intraperitoneal. Foram analisados 10 animais do grupo experimento e 5 do grupo controle em cada período de 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 7 dias, 14 dias. Coletou-se sangue para exames laboratoriais e o pâncreas para análise em microscopia óptica. Doze a vinte e quatro horas após a injeção de arginina, os níveis séricos de amilase e lipase alcançaram valores máximos, comparados àqueles dos ratos controle, decrescendo gradualmente, alcançou-os na 48a hora sendo significativamente menor após 72 horas e sete dias. A atividade enzimática retornou a níveis basais após 14 dias. Os valores de amilase e lipase estavam normais em todos os tempos avaliados nos animais do grupo controle. À microscopia óptica, após injeção de arginina, observou-se arquitetura pancreática histologicamente preservada no período de 6 horas e evidenciando-se em 24 horas, importante edema intersticial. Após quarenta e oito horas, a arquitetura acinar estava parcialmente destruída com necrose celular focal atingindo sua máxima severidade ao ultrapassar-se 72 horas. No sétimo dia a necrose acinar e o edema haviam diminuído, iniciando-se a regeneração da arquitetura acinar. Observou-se a reconstrução estrutural pancreática após 14 dias. No grupo controle não foram encontradas alterações pancreáticas. Demonstrou-se que a Pancreatite Aguda Experimental induzida por L-Arginina é um modelo não invasivo, tecnicamente acessível, que induz a necrose pancreática. Apresenta evolução autolimitada, com recuperação do parenquimatosa e função pancreática em duas semanas.

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.

Efeitos da suplementação de L-arginina e do exercício em cicloergômetro sobre a função endotelial e estresse oxidativo em indivíduos com diabetes tipo 1

Introdução e Objetivo: O fluxo sangüíneo gera estresse de cisalhamento sobre a parede dos vasos induzindo a conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina pela ação da eNOs, liberando o vasodilatador óxido nítrico. O exercício aumenta o fluxo sangüíneo e ativa a eNOs, promovendo vasodilatação. Um aumento no diâmetro do vaso diminuiria os níveis de estresse oxidativo pela diminuição do estresse de cisalhamento. O objetivo deste estudo foi verificar os efeitos da suplementação de L-arginina sobre a função endotelial e estresse oxidativo em indivíduos com diabetes tipo 1. Métodos: Foram avaliados 10 indivíduos do sexo masculino com diabetes do tipo 1 e 20 indivíduos saudáveis para controle, que realizaram teste de cargas progressivas em cicloergômetro para a determinação da carga de exercício, que correspondia a 10% abaixo do 2 º limiar ventilatório. Em uma nova data, os voluntários se exercitaram durante 45 minutos em cicloergômetro, onde foram avaliados parâmetros de função endotelial e estresse oxidativo antes e depois do exercício. Os voluntários foram separados aleatoriamente em dois grupos: L-arginina e placebo. A suplementação de L-arginina foi realizada a partir da ingesta de 7g ao dia na forma de cápsulas; o grupo placebo recebeu amido. Após a suplementação, foi repetido o protocolo de exercício. A função endotelial foi avaliada através da avaliação do fluxo sangüíneo e concentração de nitritos plasmáticos; o estresse oxidativo foi avaliado pelas técnicas do TBARS, carbonil, TRAP e ácido úrico plasmáticos Utilizou-se ANOVA Fatorial de duas vias e teste post hoc de Tukey para análise dos resultados, aceitou-se p<0,05 como significativo. Resultados: Os dados estão expressos em média + erro padrão. Os indivíduos com diabetes do tipo 1 não apresentaram disfunção endotelial quando comparados aos controle, entretanto tiveram parâmetros de estresse oxidativo elevados (TBARS de 1,09 + 0,41 e 2,44 + 0,46 nmolMDA.mg PTN-1, p=0,039; carbonil de 0,148 + 0,02 e 1,48 + 0,20 fM.mg PTN-1, p=0,000 e ácido úrico de 44,55 + 2,06 e 28,10 + 1,57 mg/dl, p=0,000, em controles e diabéticos, respectivamente). O exercício aumentou significativamente o fluxo sangüíneo nos controle e diabéticos ( de 3,53 + 0,35 para 5,46 + 0,35 ml.100ml-1.min-1 no controle, p=0,001 e de 2,66 + 0,33 para 3,77 + 0,36 ml.100ml-1.min-1 nos indivíduos com diabetes, p= 0,000), mas não alterou as concentrações plasmáticas de nitritos nem os parâmetros de estresse oxidativo. Os diabéticos que receberam suplementação com L-arginina tiveram seus valores de fluxo sangüíneo em repouso elevados significativamente (de 3,05 + 0,63 para 4,74 + 0,86 ml.100ml-1.min-1 , p=0,036), efeito não encontrado no grupo controle que recebeu a suplementação. Entretanto, este grupo não apresentou aumento do fluxo sangüíneo após o exercício, conforme observado no momento antes da suplementação. Conclusão: O exercício físico em cicloergômetro aumenta o fluxo sangüíneo sem alterar os parâmetros de estresse oxidativo em indivíduos controle e diabéticos tipo 1. A suplementação com L-arginina aumenta a vasodilatação dependente do endotélio em indivíduos com diabetes do tipo 1, e atenua o aumento do fluxo sangüíneo em resposta ao exercício nestes pacientes. Esta resposta demonstrou uma possível melhora na função endotelial na situação de repouso com a suplementação. Entretanto, restam questões obscuras sobre a resposta de fluxo ao exercício sob o efeito da L-arginina nesta população, sendo necessários estudos adicionais para o esclarecimento.