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.

Avaliação da relação ideal entre aminoácidos essenciais em dietas para cães em crescimento

Foram realizadas duas séries de 4 experimentos para testar a inclusão de aminoácidos essenciais (aa) na dieta de cães em crescimento visando o estabelecimento da melhor relação entre os aa: lisina (lys), metionina+cisteína (met+cys), treonina (thr) e triptofano (trp). Foram utilizados 10 cães da raça Pit Bull, sendo 5 machos e 5 fêmeas, com idade entre 50 e 170 dias que foram submetidos a um delineamento em crossover. Os 4 aa foram testados individualmente em 5 níveis de inclusão, isto é, em cada experimento variou somente o nível de inclusão de um aminoácido. O parâmetro utilizado para determinar o melhor nível de inclusão de cada aa foi o pico de uréia plasmática (UP) que ocorre 3 horas após a refeição. Dessa forma, os aa foram testados em uma sequência a iniciar pela lys. O tratamento que apresentou o menor pico de uréia (independente do nível de significância) foi utilizado para a formulação dos 5 tratamentos incluíndo um novo aa e assim sucessivamente até todos serem testados. Um último experimento de metabolismo foi realizado para testar a relação de aa encontrada (met+cys/lys = 0,67; thr:lys = 0,62 e trp:lys = 0,20) frente a outra dieta formulada com balanço diferente de aa (met+cys/lys = 0,57; thr:lys = 0,60 e trp:lys = 0,15). Ainda neste mesmo experimento foram dosadas UP para comparar o balanço nitrogenado a partir do pico da uréia. Notou-se no decorrer dos experimentos efeito marcante sobre o fator “dia” e sobre o fator “cão”. Não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos exceto quando o triptofano foi testado e permitiu traçar uma regresão expressa por: UP = 64,405 – 220,03*(trp:lys) + 486,61*(trp:lys)2 ) e P=0,03, que fornece a estimativa da melhor relação trp:lys em 0,22. No experimento de metabolismo não foi observada nenhuma diferença significativa sobre consumo, coeficiente de digestibilidade da matéria seca, da energia bruta, da gordura bruta, da proteína bruta, energia digestível da matéria seca, da matéria natural e tampouco nos valores de proteína retida em % ou em g e valor biológico da proteína bruta. No entanto, os animais apresentaram menor pico UP quando receberam o tratamento que possuiu o balanço de aa encontrado nestes experimentos. A metodologia empregada mostrou-se eficiente para demonstrar a melhor relação entre trp:lys, no entanto, o efeito de “dia” pode ter interferindo nos resultados finais. Este efeito pode ser atribuído aos altos níveis de proteína e aa nas dietas, cujo possível excesso acumulou-se sequencialmente ao longo dos dias de coleta.