Mecanismos de neuroproteção da guanosina contra a neurotoxicidade induzida por isquemia e dano oxidativo mitocondrial in vitro

Abstract

A guanosina (GUO) é um modulador endógeno da excitotoxicidade glutamatérgica e promove neuroproteção em modelos de neurotocixidade in vivo e in vitro. A guanosina promove neuroproteção frente à privação de glicose e oxigênio (PGO) através da modulação da atividade do canal de potássio do tipo BK (canal de K+ de larga condutância ativado por Ca2+), ativação da via da PI3K e aumento da captação de glutamato. Neste trabalho demonstramos que a GUO (1 mM) protege culturas de células de neuroblastoma humano (SH-SY5Y) da morte neuronal decorrente da superprodução de espécies reativas de oxigênio induzidas pela co-administração de rotenona e oligomicina A, através da ativação da via de sinalização celular proteína cinase dependente de fosfatidilinositol (PI3K)/proteína cinase B (Akt), inibição da enzima glicogênio sintase cinase (GSK-3?)PI3K/GSK-3? e indução da enzima antioxidante heme oxygenase-1. Estes efeitos foram mediados pelo BK, e pelos receptores de adenosina do subtipo A1R e A2AR. Em fatias de hipocampo submetidas a um modelo de isquemia in vitro (PGO), o tratamento com GUO (100 ?M) previne o aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (EROs), a despolarização da membrana mitocondrial, inibiu a ativação do fator de transcrição NF- B e reduziu os níveis da iNOS induzidos pela PGO. A presença do inibidor da proteína cinase ativada por mitógenos (MAPK) /proteína cinase regulada por sinal extracelular (ERK) e do antagonista de A1R reverteram os efeitos neuroprotetores promovidos pelo tratamento com GUO. A GUO estimula a captação de glutamato através da ativação da via MAPK/ERK, mas não envolve ativação de A1R. A GUO também reduz a liberação de glutamato e protege as fatias de hipocampo através da modulação do transporte reverso de glutamato. Adicionalmente, a PGO induz uma diminuição na atividade da glutamina sintetase e o tratamento com GUO reverte parcialmente este efeito. No entanto, a GUO não apresenta efeito sobre a redução da atividade dos complexos da cadeia respiratória e não previne a inibição da fosforilação oxidativa induzida pela PGO nas fatias de hipocampo de ratos. Avaliando-se o papel da GUO sobre as células astrocitárias corticais observamos que a GUO (10 µM) protege contra a PGO através da estimulação da atividade dos transportadores de glutamato e diminuição da produção de EROs. Os efeitos da GUO sobre a modulação dos transportadores astrocitários de glutamato envolvem a ativação da via MAPK/ERK. Desta forma, a GUO um nucleosídeo endógeno e não tóxico pode conter a neuroinflamação e excitotoxicidade induzida pelo dano oxidativo mitocondrial e pela isquemia apresentando um importante papel neuroprotetor.

Guanosine (GUO) is an endogenous modulator of glutamatergic excitotoxicity and promotes neuroprotection in in vitro and in vivo models of neurotoxicity. Guanosine promotes neuroprotection against oxygen and glucose deprivation (OGD) by increasing glutamate uptake trough modulation of BK potassium channels (Ca2 +-activated large conductance K+ channels) and phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) pathway. In the present study, GUO (1 mM) protected human neuroblastoma cell cultures (SH-SY5Y) from neuronal death due overproduction of reactive oxygen species (ROS) induced by coadministration of rotenone and oligomycin-A, by activating the PI3K/protein kinase B (Akt) cell signaling pathway, glycogen synthase kinase-3 beta (GSK3B]) and induction of the antioxidant enzyme heme oxygenase-1. These effects on SH-SY5Y were mediate via BK channels and the adenosine receptors A1R and A2AR. In hippocampal slices subjected to an ischemic in vitro model (OGD), GUO (100 uM) treatment prevented the excessive ROS production, mitochondrial membrane depolarization, inhibited the activation of the nuclear transcription factor NF-k B and reduced inducible Nitric oxide synthase (iNOS) levels induced by OGD. The mitogen-activated protein kinase (MAPK)/extracellular-signal regulated kinase (ERK) kinase (MEK) inhibitor, PD98059 and the A1R antagonist, DPCPX, abolished GUO induced neuroprotective effects. GUO stimulated glutamate uptake through activation of MAPK/ERK pathway, but did not involve activation of A1R. GUO also counteracted the glutamate release induced by OGD in hippocampal slices through modulation of the reverse activity of glutamate transporters. Additionally, OGD induced a decrease in glutamine synthetase activity and GUO treatment partially reversed this effect. However, GUO has not able to prevent the reduction of respiratory chain complexes activity and inhibition of oxidative phosphorylation induced OGD in rat hippocampal slices. The evaluation of GUO role on cortical astrocytic cells showed that GUO (10 uM) protects against OGD by stimulating the activity of glutamate transporters and decreasing ROS production. GUO effects on modulation of astrocytic glutamate transporters involved MAPK/ERK activation. In conclusion, GUO afford neuroprotection against ischemic and oxidative damage through the modulation of glutamatergic and purinergic systems, activation of BK potassium channels and involving the activation of PI3K and MAPK/ERK signaling pathways. Therefore, GUO is an endogenous and non-toxic nucleoside that may counteract neuroinflammation and excitotoxicity, presenting a potential neuroprotective role.