O nucleosídeo guanosina promove neuroproteção contra o estresse oxidativo e bioenergético em um modelo de isquemia cerebral in vitro

Abstract

As doenças vasculares cerebrais isquêmicas representam uma importante causa de mortalidade no Brasil e no mundo, sendo ainda responsáveis por consideráveis índices de morbidade. A diminuição do fluxo sanguíneo para o encéfalo ocasiona a ativação de diferentes vias bioquímicas e celulares que resultam em danos celulares através da toxicidade causada, principalmente, pelo acúmulo de glutamato na fenda sináptica. Uma das organelas celulares que é afetada pela isquemia cerebral é a mitocôndria, devido ao aumento dos níveis de espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio, ocasionando estresse oxidativo, despolarização da membrana mitocondrial e interrupção da síntese de ATP. Estes eventos resultam em diminuição do fornecimento energético para a célula e liberação de fatores pró-apoptóticos, podendo levar à morte celular. Nos últimos anos, nosso grupo de pesquisa tem estudado os efeitos da guanosina, um nucleosídeo endógeno, como agente neuroprotetor durante eventos de isquemia/reoxigenação cerebral. Desta forma, o objetivo deste estudo foi investigar o efeito neuroprotetor da guanosina sobre o dano oxidativo e bioenergético em fatias de hipocampo de ratos submetidas à privação de glicose e oxigênio seguida por reoxigenação, um modelo de isquemia cerebral in vitro. Também avaliamos se os mecanismos de proteção promovidos pela guanosina dependem da atividade das enzimas óxido nítrico sintase. Nossos resultados demonstraram que a guanosina proporcionou neuroproteção para fatias de hipocampo de ratos submetidas à isquemia in vitro, impedindo o aumento da produção de espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio, dentre estas de óxido nítrico e peroxinitrito; preveniu a perda do potencial de membrana mitocondrial e reverteu a queda dos níveis de ATP e de lactato ocasionado pela isquemia. Também observamos que o uso de inibidores das enzimas óxido nítrico sintase, principalmente da isoforma neuronal desta enzima, fornecem proteção celular para o tecido isquêmico, similar ao observado com a guanosina. No entanto, o efeito neuroprotetor da guanosina não depende diretamente da atividade das enzimas óxido nítrico sintase. De maneira geral, os resultados obtidos neste trabalho contribuem para o entendimento da neuroproteção promovida pela guanosina e o efeito das enzimas óxido nítrico sintase na isquemia cerebral experimental.<br>

Abstract: Ischemic cerebrovascular diseases are among the major causes of mortality in Brazil and in the world, and they are also responsible for considerable rise in morbidity. The decreased blood flow to the brain causes the activation of different biochemical pathways in the cell, resulting in damage through the toxicity caused mainly by an accumulation of glutamate in the synaptic cleft. Mitochondria is one of the cell organelles that is most affected by cerebral ischemia due to increased levels of reactive oxygen and nitrogen species, causing oxidative stress, loss of the mitochondrial membrane potential and disruption of ATP synthesis. These events may lead to cell death, since energy supply will be decreased and pro-apoptotic factors will be released. In recent years, our research group has studied the effects of guanosine, an endogenous nucleoside, as a neuroprotective agent during cerebral ischemia/reoxygenation events. Thus, the aim of this study was to investigate the neuroprotective effect of guanosine on oxidative damage and bioenergetics in hippocampal slices of rats subjected to oxygen and glucose deprivation (OGD) followed by reoxygenation, a model of cerebral ischemia in vitro. We also assess whether the protection promoted by guanosine depends on the activity of the enzymes nitric oxide synthase. Our results demonstrated that guanosine provided neuroprotection to hippocampal slices of rats subjected to OGD, preventing the increased production of reactive oxygen and nitrogen species. Guanosine also prevented the loss of mitochondrial membrane potential and reversed the fall in ATP and lactate levels caused by ischemia. The use of inhibitors of nitric oxide synthase enzymes, especially the neuronal isoform of this enzyme, provides cellular protection for ischemic tissue, which was similar to that seen with guanosine. However, the neuroprotective effect of guanosine does not depend on the activity of nitric oxide synthase. The results obtained in this study contribute to the understanding of the effects of guanosine and the nitric oxide synthase enzymes in experimental cerebral ischemia.