Guanosina previne alterações mitocondriais, o efeito tipo-depressivo e o déficit olfatório induzido por modelos experimentais da doença de parkinson

Abstract

A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais prevalente no mundo e é classicamente descrita como uma doença de sintomas motores. Apesar dos tratamentos atuais serem efetivos para os sintomas motores, os mesmos apresentam efeitos colaterais severos e não impedem a progressão da doença. Diante disso, o nucleosídeo guanosina (GUO) demonstrou eficácia como um agente antiparkinsoniano em modelos clássicos de sintomas motores, além de apresentar efeitos neuroprotetores em modelos celulares in vitro da DP. O objetivo desse trabalho foi demonstrar o efeito da GUO em um protocolo in vitro que mimetiza eventos celulares iniciais da DP e em modelos animais que mimetizam os sintomas não-motores. In vitro, avaliamos os efeitos protetores da GUO contra danos na função mitocondrial de fatias de córtex, estriado e hipocampo do cérebro de ratos. Observamos que a 6-hidroxidopamina (6-OHDA, 100 µM) apresenta toxicidade seletiva em fatias estriatais em alterações bioquímicas relacionados a mitocôndria. Nas fatias estriatais, a 6-OHDA diminuiu a viabilidade celular, induziu um aumento da geração de espécies reativas ao oxigênio (EROs), causou alteração do potencial de membrana mitocondrial, a depleção dos níveis intracelulares de ATP e o aumento da permeabilidade de membrana celular. A co-incubação com GUO (100 µM) protegeu as fatias estriatais contra o aumento de EROs, alteração do potencial de membrana mitocondrial e a depleção dos níveis de ATP intracelular. Em um protocolo in vivo, destacamos a avaliação de sintomas não-motores, como a depressão e o prejuízo olfatório. O comportamento tipo-depressivo foi avaliado utilizando protocolo de infusão bilateral de 6-OHDA (10 µg/hemisfério) no estriado dorsolateral de ratos. A infusão de 6-OHDA induziu comportamento tipo-anedônico no teste do ?splash? e aumentou o tempo de imobilidade no teste do nado forçado. As análises bioquímicas demonstraram alteração do potencial de membrana mitocondrial nas fatias de hipocampo, enquanto que a geração de EROs não foi alterada nas fatias corticais, estriatais e hipocampais dos animais que receberam a infusão de 6-OHDA. O tratamento com GUO 7,5 mg/kg i.p. durante 21 dias após a infusão de 6-OHDA apresentou um efeito parcialmente protetor no teste do?splash?, preveniu comportamento tipo-depressivo no teste do nado forçado e protegeu as fatias hipocampais da alteração do potencial de membrana mitocondrial induzido pela 6-OHDA. Ainda, o efeito do tratamento com GUO 7,5 mg/kg i.p. durante 20 dias em ratos submetidos à infusão intranasal de MPTP (1 mg/narina) foi avaliado. A infusão de MPTP induziu prejuízo nos testes de discriminação olfatória e de reconhecimento social. Adicionalmente, foram observadas alterações no potencial de membrana mitocondrial e aumento da permeabilidade de membrana nas fatias de bulbo olfatório. No hipocampo também foi observado aumento da permeabilidade de membrana. Nenhuma alteração foi observada na expressão total ou na fosforilação dos sítios Ser19, Ser31 e Ser40 da enzima tirosina hidroxilase (TH). A GUO preveniu o prejuízo à habilidade olfatória e à memória de reconhecimento social, a alteração do potencial de membrana mitocondrial e a permeabilidade de membrana no bulbo olfatório. Em síntese, concluímos que a GUO apresenta um potencial efeito neuroprotetor em parâmetros relacionados à função mitocondrial e a sintomas não-motores da DP, mimetizados em modelos in vitro e in vivo pelas toxinas 6-OHDA e MPTP.

Abstract: Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease worldwide and classically described as a motor symptoms disorder. Although current treatments presented effectiveness against motor symptoms, it is not possible to stop the progression of the disease or avoid the side effects. The guanine nucleoside (GUO) has been shown as an efficient antiparkinsonian agent against motor symptoms in classical animal models of PD, besides showing neuroprotective effects in in vitro models of PD. Here, the aim was to demonstrate the effectiveness of GUO in in vitro model, which reproduces early cellular events related to PD and in in vivo, using animal models which mimic non-motor symptoms of PD. In vitro, we evaluated the protective effects of GUO against 6-OHDA-induced toxicity in slices from the cortex, striatum and hippocampal of rats. 6-OHDA (100 µM) presented selective toxicity on striatal slices in parameters related to mitochondrial function. In striatal slices, 6-OHDA decreases cell viability, increased reactive oxygen species (ROS) generation, disrupted mitochondrial membrane potential, induce intracellular ATP levels depletion and increased cell membrane permeability. Co-incubation with GUO protected striatal slices against increased ROS, mitochondrial membrane potential disruption and intracellular ATP depletion. In in vivo protocol, we highlight non-motor symptoms as depression and olfactory impairment. Depressive-like symptoms were mimicked using a 6-OHDA (10 µg/hemisphere) bilateral infusion model into the dorsolateral striatum of rats. The 6-OHDA infusion induced anhedonic-like behavior in the splash test and increased the immobility time in the forced swimming test. Biochemical analyses demonstrated the disruption of the mitochondrial membrane potential in the hippocampal slices, whereas the ROS generation was not altered in the cortical, striatal and hippocampal slices in animals which received 6-OHDA infusion. Meanwhile, treatment with GUO (7.5 mg/kg, i.p.) during the 21 days after 6-OHDA infusion revealed a partial protective effect in the splash test, prevented increased immobility time in the forced swimming test, and finally protected the hippocampal slices 6-OHDA-induced disruption on mitochondrial membrane potential. Finally, the treatment with GUO 7.5 mg/kg i.p. for 20 days in rats submitted to an intranasal infusion of MPTP was evaluated. MPTP infusion induced behavioral impairments in the olfactory discrimination and the social recognition test. Additionally, MPTP-induced disruption on the mitochondrial membrane potential in olfactory bulb slices and increased cell membrane permeability in the olfactory bulb and hippocampal slices were observed. Regarding tyrosine hydroxylase (TH) regulation, no changes in the expression or phosphorylation of the Ser19, Ser31, and Ser40 sites were observed 21 days after MPTP, although we demonstrated a different profile of phosphorylation of TH in the brain regions analyzed. Finally, we demonstrated the protective effects of GUO on the olfactory discrimination deficits, social recognition memory impairment and also on disruption of mitochondrial membrane potential in the olfactory bulb induced by MPTP. Thus, we conclude that GUO has a potential neuroprotective effect on parameters related to mitochondrial function and non-motor symptoms of PD mimicked in vitro and in vivo models based in the toxins 6-OHDA and MPTP.