GABA and glutamate transporters: new events and function in the vertebrate retina

The neural retina is a highly complex tissue composed of excitatory and inhibitory neurons and glial cells. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter, mediates information transfer from photoreceptors, bipolar cells, and ganglion cells, whereas interneurons, mainly amacrine and horizontal cells, use γ-aminobutyric acid (GABA), the main inhibitory neurotransmitter. In this review we place an emphasis on glutamate and GABA transporters as highly regulated molecules that play fundamental roles in neurotransmitter clearance, neurotransmitter release, and oxidative stress. We pharmacologically characterized glutamate transporters in chicken retina cells and identified two glutamate transporters: one Na+-dependent transporter and one Na+-independent transporter. The Na+-dependent uptake system presented characteristics related to the high-affinity xAG- system (EAAT1), and the Na+-independent uptake system presented characteristics related to the xCG- system, which highly contributes to glutamate transport in the retina. Glutamate shares the xCG- system with another amino acid, L-cysteine, suggesting the possible involvement of glutathione. Both transporter proteins are present mainly in Müller glial cells. GABA transporters (GATs) mediate high-affinity GABA uptake from the extracellular space and terminate the synaptic action of GABA in the central nervous system. GABA transporters can be modulated by molecules that act on specific sites to promote transporter phosphorylation and dephosphorylation. In addition to a role in the clearance of GABA, GATs may also release GABA through a reverse transport mechanism. In the chicken retina, a GAT-1 blocker, but not GAT2/3 blocker, was shown to inhibit GABA uptake, suggesting that GABA release from retina cells is mainly mediated by a GAT-1-like transporter.

Caracterização da cinética de captação de glutamato por cromatografia líquida de alta eficiência em tecido retiniano

O presente estudo descreve um método eficiente e simples utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) acoplada a detector de fluorescência para determinação dos parâmetros cinéticos da captação de glutamato (glu) no sistema nervoso central (SNC). O tecido retiniano embrionário de ave com sete dias de desenvolvimento foi incubado com concentrações conhecidas de glu (50-500 μM) por dez minutos. Os níveis do aminoácido derivado a partir de ortoftaldeído (OPA) no meio de incubação foram mensurados. Após avaliar a diferença entre a concentração de glu inicial e a final no meio, foi determinada a saturação do mecanismo de captação (Km = 8,2 e Vmax = 9,8 nmol/mg proteína/minuto). Estas determinações foram dependentes e independentes de sódio e temperatura, indicando que o mecanismo que regula a diminuição dos níveis de glu no SNC, é a captação via transportadores de alta afinidade. Além disso, o cloreto de zinco (ZnCl) (um inibidor do transportador glu/aspartato) foi utilizado em diversas concentrações e evocou diminuição da captação de glu. Com isto, destaca-se a elevada aplicabilidade desta metodologia. Além deste trabalho caracterizar metodologia alternativa para avaliar captação de glu no SNC usando CLAE, também pode ser importante ferramenta para estudos relacionados à caracterização do transporte do neurotransmissor durante injúrias no SNC.

Alterações neuroquímicas no tecido retiniano murino em modelo de malária cerebral induzida pela infecção por Plasmodium berghei (ANKA)

A Malária Cerebral (MC) apresenta-se como uma severa complicação resultante da infecção por Plasmodium falciparum. Esta condição encontra-se comumente associada a disfunções cognitivas, comportamentais e motoras, sendo a retinopatia uma das mais graves conseqüências da doença. Diversos modelos experimentais já foram descritos no intuito de elucidar os mecanismos fisiopatológicos relacionados a esta síndrome, no entanto, estes ainda permanecem pouco compreendidos. Dentro deste contexto, o presente trabalho procurou investigar as alterações neuroquímicas envolvidas na patologia da MC. Os camundongos C57Bl/6 (fêmeas e machos) inoculados com ≈106 eritrócitos parasitados (PbA) apresentaram baixa parasitemia (15-20%) com sinais clínicos evidentes como: deficiência respiratória, ataxia, hemiplegia e coma seguido de morte, condizentes com o quadro de MC. A análise no tecido retiniano demonstrou uma diminuição nos níveis de GSH com 2 dias após a inoculação. Entretanto, essa diminuição não foi tão evidente com o decorrer da infecção (4º e 6º dias após infecção). Concomitante a este aumento durante o processo infeccioso, observamos um progressivo aumento na captação de 3H-glutamato (4º e 6º dia após infecção) por um sistema independente de Na+, sugerindo que o quadro de MC é responsável por um aumento na atividade de uma proteína transportadora. Dados obtidos com a imunofluorescência demonstram que além de aumentar a atividade do sistema de transporte, o quadro de MC também estimula o aumento na expressão do sistema xCG - no tecido retiniano. O presente trabalho demonstra ainda que estes eventos neuroquímicos no tecido retiniano são independentes de ativação inflamatória, visto que os níveis de TNF-α e expressão de NOS-2, apresentam-se alterados somente no tecido retiniano.

Análise proteômica da resposta ao arsênio e do exoproteoma de Chromobacterium violaceum

A Chromobacterium violaceum é uma beta-proteobactéria Gram-negativa comum da microbiota tropical e um patógeno oportunista para animais e humanos. A infecção causada pela C. violaceum apresenta alta taxa de mortalidade, mas os mecanismos da patogenicidade ainda não foram caracterizados. Como outros microorganismos ambientais, essa bactéria está exposta a condições externas muito variáveis, que exigem grande adaptabilidade e sistemas de proteção eficientes. Entre esses sistemas encontra-se um operon arsRBC de resistência ao arsênio, metaloide danoso à saúde humana associado a lesões de pele, doenças neurológicas e câncer. O objetivo deste trabalho foi investigar as alterações na expressão proteica de C. violaceum ATCC 12472 na presença do arsenito e caracterizar as diversas proteínas secretadas pela bactéria. As proteínas da C. violaceum foram analisadas por eletroforese bidimensional e espectrometria de massas. A análise proteômica revelou que o arsenito induz um aumento na quantidade das proteínas envolvidas na resposta ao estresse oxidativo, reparo do DNA e metabolismo energético. Entre as proteínas secretadas, foram identificados fatores de virulência (metalopeptidases, colagenase e toxinas), transportadores, proteínas de proteção contra estresses e com potencial aplicação biotecnológica. Os resultados mostraram que a C. violaceum possui um arsenal molecular de adaptação que a torna capaz de conservar suas atividades celulares e provocar lesões em outros organismos.

Avaliação pré-clínica da duloxetina em modelo de convulsão: análise comportamental, eletroencefalográfica e influência no estresse oxidativo

O transtorno epiléptico apresenta alta prevalência e severidade. Além da gravidade da epilepsia per se, este distúrbio pode ser acompanhado de várias comorbidades, sendo a depressão a principal comorbidade psiquiátrica. Os mecanismos envolvidos na relação epilepsia/depressão ainda não estão bem esclarecidos, e sabe-se que o tratamento de ambos os distúrbios pode ser problemático, já que alguns anticonvulsivantes podem causar ou aumentar sintomas depressivos, enquanto alguns antidepressivos parecem aumentar a susceptibilidade a convulsões. Por outro lado, estudos têm demonstrado que alguns antidepressivos, além de seguros, também possuem atividade anticonvulsivante como a venlafaxina, um inibidor da recaptação de serotonina e noradrenalina (IRSN). Considerando que a duloxetina, outro IRSN, apresenta uma inibição mais potente sobre transportados monoaminérgicos e que não existe nada na literatura a respeito de sua influência sobre convulsões apesar de que está sendo aplicado atualmente na clínica, o objetivo do nosso estudo é verificar o possível efeito anticonvulsivante da duloxetina através do modelo de convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ) em camundongos. Para tal, camundongos foram pré-tratados com duloxetina (10, 20, 40 mg/kg/i.p.) e trinta minutos após receberam uma injeção intraperitoneal de PTZ (60 mg/kg). Por vinte minutos os animais foram monitorados para a avaliação dos tempos de latência para o primeiro espasmo mioclônico e a primeira crise tônico-clônica, como também o tempo de duração das convulsões e de sobrevida. A análise eletroencefalográfica foi utilizada para avaliar a severidade das crises (aumento da amplitude das ondas). Após esse período os animais foram sacrificados, o córtex cerebral dissecado e análises bioquímicas (atividade da superóxido desmutase (SOD), catalase (CAT), níveis de nitritos e peroxidação lipídica) foram feitas para investigação dos mecanismos pelos quais a droga influencia as convulsões. Os resultados preliminares demonstraram que a duloxetina apresenta atividade anticonvulsivante, sendo capaz de aumentar significativamente o tempo de latência tanto para o primeiro espasmo clônico, como para a primeira convulsão tônico-clônica induzidas pelo pentilenotetrazol. Ainda a avaliação eletroencefalográfica demonstrou que a duloxetina na dose de 20 mg/kg diminuiu significativamente a amplitude das ondas enquanto a dose de 40 mg/kg aumentou significativamente a amplitude em comparação a todos os tratamentos. Quanto à avaliação da influência no estresse oxidativo, animais tratados apenas com PTZ apresentaram um aumento significativo do nível de peroxidação lipídica, e diminuição da atividade da SOD e da CAT. Quanto ao nível de nitritos não houve nenhuma alteração significativa entre os tratamentos. A duloxetina na dose de 20 mg/kg se mostrou efetiva para evitar as alterações induzidas pelo PTZ nos parâmetros de estresse oxidativo avaliados. A atividade anticonvulsivante da duloxetina (20 mg/kg) colabora com a teoria que tem sido apresentada nos últimos ano de que a modulação da neurotransmissão serotonérgica e noradrenérgica pode ter efeito anticonvulsivante. Ainda, a capacidade da duloxetina de inibir a exacerbação do estresse oxidativo envolvido nas convulsões induzidas pelo PTZ corrobora com estudos que demonstram que algumas substâncias anticonvulsivantes podem modular as convulsões pelo menos em parte por sua atividade antioxidante. Portanto concluímos que a duloxetine é um adjuvante promissor para o tratamento de pacientes que apresentam a comorbidade epilepsia e depressão.

Papel da serotonina no comportamento defensivo do paulistinha (Danio rerio Hamilton 1822) adulto: Diferenças entre modelos comportamentais, linhagens, e efeitos do estresse predatório agudo

Os transtornos de ansiedade apresentam a maior incidência na população mundial dentre os transtornos psiquiátricos, e a eficácia clínica das drogas ansiolíticas é baixa, em parte devido ao desconhecimento acerca das bases neuroquímicas desses transtornos. Para uma compreensão mais ampla e evolutivamente substanciada desses fenômenos, a utilização de espécies filogeneticamente mais antigas pode ser uma aproximação interessante no campo da modelagem comportamental; assim, sugerimos o uso do paulistinha (Danio rerio Hamilton 1822) na tentativa de compreender a modulação de comportamentos tipo-ansiedade pelo sistema serotonérgico. Demonstramos que os níveis extracelulares de serotonina no encéfalo de paulistinhas adultos expostos ao teste de preferência claro/escuro [PCE] (mas não ao teste de distribuição vertical eliciada pela novidade [DVN]) apresentam-se elevados em relação a animais manipulados mas não expostos aos aparatos. Além disso, os níveis teciduais de serotonina no rombencéfalo e no prosencéfalo são elevados pela exposição ao PCE, enquanto no mesencéfalo são elevados pela exposição ao DVN. Os níveis extracelulares de serotonina estão correlacionados negativamente com a geotaxia no DVN, e positivamente com a escototaxia, tigmotaxia e a avaliação de risco no PCE. O tratamento agudo com uma dose baixa de fluoxetina (2,5 mg/kg) aumenta a escototaxia, a tigmotaxia e a avaliação de risco no PCE, diminui a geotaxia e o congelamento e facilita a habituação no DVN. O tratamento com buspirona diminui a escototaxia, a tigmotaxia e o congelamento nas doses de 25 e 50 mg/kg no PCE, e diminui a avaliação de risco na dose de 50 mg/kg; no DVN, ambas as doses diminuem a geotaxia, enquanto somente a maior dose diminui o congelamento e facilita a habituação. O tratamento com WAY 100635 diminui a escototaxia nas doses de 0,003 e 0,03 mg/kg, enquanto somente a dose de 0,03 mg/kg diminui a tigmotaxia e a avaliação de risco no PCE. No DVN, ambas as doses diminuem a geotaxia, enquanto somente a menor dose facilita a habituação e aumenta o tempo em uma “base” (“homebase”). O tratamento com SB 224289 não produziu efeitos sobre a escototaxia, mas aumentou a avaliação de risco na dose de 2,5 mg/kg; no DVN, essa droga diminuiu a geotaxia e o nado errático nas doses de 2,5 e 5 mg/kg, enquanto a dose de 2,5 mg/kg aumentou a formação de “bases”. O tratamento com DL-para-clorofenilalanina (2 injeções de 300 mg/kg, separadas por 24 horas) diminuiu a escototaxia, a tigmotaxia e a avaliação de risco no PCE, aumentou a geotaxia e a formação de bases e diminuiu a habituação no DVN. Quando os animais são pré-expostos a uma “substância de alarme” co-específica, observa-se um aumento nos níveis extracelulares de serotonina associados a um aumento na escototaxia, congelamento e nado errático no PCE; os efeitos comportamentais e neuroquímicos foram bloqueados pelo pré tratamento com fluoxetina (2,5 mg/kg), mas não pelo pré-tratamento com WAY 100,635 (0,003 mg/kg). Animais da linhagem leopard apresentam maior escototaxia e avaliação de risco no PCE, assim como níveis teciduais elevados de serotonina no encéfalo; o fenótipo comportamental é resgatado pelo tratamento com fluoxetina (5 mg/kg). Esses dados sugerem que o sistema serotonérgico dessa espécie modula o comportamento no DVN e no PCE de forma oposta; que a resposta de medo produzida pela substância de alarme também parece aumentar a atividade do sistema serotonérgico, um efeito possivelmente mediado pelos transportadores de serotonina, e ao menos um fenótipo mutante de alta ansiedade também está associado a esses transportadores. Sugere-se que, de um ponto de vista funcional, a serotonina aumenta a ansiedade e diminui o medo em paulistinhas.