Ação da intervenção antioxidante na síndrome de Down

Abstract

A Síndrome de Down (SD) é a mais frequente desordem genética humana, e é causada, na sua quase totalidade, pela trissomia do cromossomo 21. A geração excessiva de espécies reativas de oxigênio (EROs) está envolvida na patogenia da SD. O objetivo deste estudo foi (I) avaliar o status antioxidante no sangue de crianças e adolescentes SD, antes e após a suplementação com vitaminas E e C, (II) bem como o efeito da administração de melatonina (MEL) sobre os biomarcadores de estresse oxidativo (EO) e de neurogênese, em um modelo animal de SD (camundongos Ts65Dn). Biomarcadores de EO e níveis de citocinas inflamatórias foram avaliados em pacientes com SD (n=21), antes e após suplementação diária (vitamina E 400 mg, C 500 mg) durante 6 meses, seguida de interrupção da terapia (por 6 meses) e posteriormente submetidos a uma nova intervenção antioxidante de 6 meses. Crianças saudáveis (n=18) sem SD foram recrutadas para constituir o grupo controle. As atividades da superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR), glutationa S-transferase (GST), gama-glutamiltransferase (GGT), glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) e mieloperoxidase (MPO), assim como os conteúdos de glutationa reduzida (GSH), ácido úrico (AU), vitamina E, substâncias que reagem com o ácido tiobarbitúrico (TBARS), proteína carbonilada (PC), transferrina, TNF-a e IL-1ß, foram mensuradas no sangue destes indivíduos. Antes da suplementação, os indivíduos SD, apresentaram aumento da atividade enzimática da SOD, CAT, GR, GGT e MPO, assim como dos níveis séricos de AU, transferrina, TNF-a e IL-1ß enquanto que a atividade da GST e os níveis de GSH e PC mostraram valores diminuídos. No entanto, as atividades da GPx e G6PD, assim como os níveis plasmáticos de vitamina E e TBARS, não apresentaram diferenças significativas em comparação aos controles. Após a suplementação antioxidante, as atividades das enzimas SOD, CAT, GPx, GR, GGT e MPO, bem como o conteúdo de TBARS foram diminuídos, as atividades da G6PD e GST, e os níveis de AU, PC, transferrina, TNF-a e IL-1ß permaneceram inalterados, enquanto que os conteúdos de GSH e vitamina E mostraram significativo aumento. Após a interrupção da suplementação, houve aumento das atividades da GPx e GGT nos indivíduos SD, assim como nos níveis de AU e TBARS. Nenhuma mudança foi observada nas atividades da SOD, CAT, GR, GST, G6PD e MPO, bem como nos níveis de GSH, vitamina E, PC,transferrina, TNF-a e IL-1ß. Após nova suplementação, houve aumento dos níveis plasmáticos de vitamina E e diminuição da atividade da GGT nenhuma alteração nas atividades da SOD, CAT, GPx, GR, G6PD, GST e MPO, assim como nos conteúdos de GSH, AU, transferrina, TBARS, PC, TNF-a e IL-1ß. Para o estudo da MEL foram utilizados animais jovens e adultos. Para ambas as idades, foram utilizados dois grupos de camundongos com genótipos diferentes, Controles (Dissômicos) e Ts65Dn (Trissômicos), os quais foram subdividos e tratados com veículo (água contendo 0,06% etanol) e/ou MEL (100 mg/L), formando 4 grupos experimentais: CO+Veículo, CO+Mel, TS+Veículo e TS+Mel. Para os jovens, o tratamento ocorreu desde a fase pré-natal com as fêmeas prenhas e se estenderam até a idade de experimento (5,5 meses de idade). Já para os adultos o tratamento iniciou com 5,5 e perdurou até 10,5 meses de idade. Tanto para jovens e adultos, foram avaliados biomarcadores de EO no córtex e hipocampo do cérebro desses animais. A neurogênese dos animais jovens (em adultos são dados já publicados) foi avaliada através de imunohistoquímica para Ki-67 (proteína nuclear, expressa em células em mitose) e DAPI (marcador nuclear) no hipocampo desses animais. A administração de MEL diminuiu a atividade da SOD e CAT enquanto não houve mudanças na atividade da GPx e GR e nos níveis de TBARS e PC no córtex e hipocampo. Nos animais adultos, o tratamento com a MEL diminuiu a atividade da SOD apenas no córtex, assim como os níveis de TBARS e PC no hipocampo desses animais, enquanto não houve mudanças na atividade da CAT, GPx e GR no córtex e hipocampo desses animais. Não houve mudanças na densidade de células Ki-67 e DAPI após tratamento com MEL nos animais jovens. Conclusão: (I) A presença da trissomia 21 em crianças e adolescentes resultou em alterações bioquímicas que contribuem para o EO sistêmico e exacerbado nesses pacientes. (II) A terapia antioxidante com vitaminas E e C após 6 meses atenuou o EO. Adicionalmente, (III) o efeito da intervenção antioxidante persistiu significativamente após 6 meses de interrupção da suplementação. (IV). No estudo com camundongos TS também foi observado aumento do EO nos camundongos TS. A MEL foi capaz de diminuir o EO causado pela TS, especialmente nos animais adultos. Além disso, (V) o tratamento com a MEL não modificou a neurogênese nos animais jovens.<br>

Abstract : Down syndrome (DS), the most frequent genetic disorder, is almost entirely caused by trisomy of human chromosome 21. The overgeneration of reactive oxygen species (ROS) is involved in DS pathogenesis. The aim of this study was (I) to evaluate biomarkers of oxidative stress (OS) in the blood of DS children and adolescents before and after an antioxidant supplementation with vitamins E and C, as well as (II) the effect of administration of melatonin (MEL) on OS biomarkers and neurogenesis in an SD animal model (Ts65Dn mice). Biomarkers of OS and contents of inflammatory cytokines were evaluated in the blood of DS patients (n=21) before and after a daily antioxidant intervention (vitamin E 400 mg, vitamin C 500 mg) during 6 months followed by an interruption of the supplementation (also 6 months), followed by a new supplementation (6 months). Healthy children (n=18) without DS were recruited to constitute the control group. The activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST), gamma-glutamyltransferase (GGT), glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) and myeloperoxidase (MPO), as well as the contents of reduced glutathione (GSH), uric acid (UA), vitamin E, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), protein carbonyls (PC), transferrin, TNF-a and IL-1ß, were measured. Before the antioxidant therapy DS patients showed elevated SOD, CAT, GR, GGT and MPO activity and also elevated UA, transferrin, TNF-a and IL-1ß levels. The GST activity, GSH and PC levels were decreased, while GPx and G6PD activity and also plasma levels of vitamin E and TBARS showed no significant differences compared to controls. After the antioxidant supplementation, the activity of SOD, CAT, GPx, GR, GGT and MPO were downregulated, while TBARS contents were strongly decreased. No changes in G6PD and GST activities as well as in UA, PC, transferrin, TNF-a and IL-1ß levels were detected, while the contents of GSH and vitamin E were significantly increased. After interruption of the antioxidant therapy, DS patients showed elevated GPx and GGT activities as well as elevated UA and TBARS levels, while no changes in SOD, CAT, GR, GST, G6PD and MPO activities as well as in GSH, vitamin E, PC, transferrin, TNF-a and IL-1ß levels were detected. After the new period of supplementation there was an increase in plasma levels of vitamin E and decreased GGT activity, while nochanges in SOD, CAT, GPx, GR, G6PD, GST and MPO activity as well as in the contents of GSH, UA, transferrin, TBARS, PC, TNF-a and IL-1ß. The MEL intervention in young and adult animals used two groups of mice with different genotypes, controls (euploid littermates) and Ts65Dn (with trisomy), which were subdivided and treated with vehicle (water containing 0.06% ethanol) and/or MEL (100 mg/L), forming four groups: CO+Vehicle, CO+MEL, TS+Vehicle and TS+MEL. For young animals treatment occurred from the pre-natal stage with pregnant females and extended until the age of experiment (5.5 months), while for adults the treatment began and lasted 5.5 to 10.5 months of age. Both young and adults were assessed through OS biomarkers in the cortex and hippocampus. Neurogenesis of young animals (in adults data were already published) was assessed by immunohistochemistry for Ki-67 (nuclear protein expressed in cells in mitosis) and DAPI (nuclear marker) in the hippocampus. MEL administration decreased SOD and CAT activity while no changes in the activity of GPx and GR, as well as in levels of TBARS and PC in the cortex and hippocampus were detected. In adults MEL treatment promoted decreased SOD activity only in the cortex, as well as TBARS and PC levels in the hippocampus, whereas no changes in the CAT, GPx and GR activity in the cortex and hippocampus were detected. No changes in the density of Ki-67 and DAPI cells after treatment with MEL in young animals. Conclusions: (I) The presence of trisomy 21 in children and adolescents results in biochemical changes that strongly contributes to a systemic and exacerbated oxidative stress in these patients. (II) The antioxidant intervention with vitamins E and C for 6 months consistently attenuated such oxidative insult. Furthermore, (III) the effect of the antioxidant intervention persisted after 6 months of withdrawal of the antioxidant supplementation. (IV) In the study with TS mice, increased OS in brain was also observed. (V) MEL was able to decrease OS caused by TS, especially in adult animals, while it did not alter neurogenesis in young animals.