Peripheral sensory neuropathy induced by cisplatin: study of the mechanisms of neurotoxicity of cisplatin and the protective effect of caffeic acid phenethyl ester (CAPE) on PC12 cells

Cisplatina é um agente quimioterápico altamente eficaz utilizado no tratamento de vários tipos de câncer. No entanto, seu uso clínico é limitado por ser o mais neurotóxico entre os derivados de platina. A neuropatia sensorial periférica induzida pela cisplatina é caracterizada pela degeneração distal dos axônios podendo progredir para a degeneração dos corpos celulares e apoptose. O mecanismo de ação tóxica tem sido associado aos danos no DNA, mas a cisplatina também pode interferir no crescimento de neuritos. No entanto, o mecanismo neurotóxico ainda permanece incerto. Embora vários compostos tenham demonstrado efeito protetor contra a neurotoxicidade induzida pela cisplatina, nenhum tratamento efetivo foi desenvolvido. O éster fenetil do ácido cafeico (CAPE) é um composto fenólico extraído da própolis, cujo efeitos neuroprotetores tem sido atribuído às suas propriedades antioxidantes. Do contrário, poucos estudos avaliam o potencial neurotrófico do CAPE como uma possível fonte de proteção. Sendo assim, no presente estudo foram investigados os mecanismos pelos quais a cisplatina induz neurotoxicidade, bem como o possível efeito neuroprotetor do CAPE e os mecanismos envolvidos na neuroproteção. Os resultados demonstraram que os efeitos neurotóxicos da cisplatina foram induzidos por uma concentração não citotóxica (5 ?M), a qual foi capaz de inibir o crescimento de neuritos e reduzir a expressão das proteínas neuronais (GAP-43, sinapsina I e sinaptofisina) e do citoesqueleto (NF-200, ?-III-tubulina e F-actina) em células PC12 sem induzir dano mitocondrial, apoptose e estresse oxidativo. Neste estágio, a neurotoxicidade da cisplatina não foi mediada pelo NGF e nem pelos receptores trkA, sugerindo um mecanismo independente da via NGF/trkA. A diminuição da captação da glicose induzida pela cisplatina, pode estar associada à redução na expressão das proteínas relacionadas ao estado energético, sugerindo que a regulação negativa da AMPK ?, da fosfo-AMPK ? e da SIRT1 podem estar envolvidas no mecanismo de neurotoxicidade da cisplatina. A cisplatina também inibiu a captação do glutamato via EAAT2 de uma maneira não específica, sugerindo que outros processos podem ser modulados e participarem desta inibição. O CAPE atenuou os efeitos inibitórios da cisplatina sobre a diferenciação celular, sobre os marcadores da neuroplasticidade axonal (GAP-43, sinapsina I e sinaptofisina), sobre as proteínas do citoesqueleto (NF-200, ?-III-tubulina e F-actina) e também sobre os marcadores do perfil energético (AMPK ?, da fosfo- AMPK ? e da SIRT1). O CAPE também aumentou a viabilidade das células PC12 expostas à IC50 da cisplatina. O mecanismo neuroprotetor do CAPE é independente e não aditivo ao efeito do NGF, pode envolver a ativação dos receptores trkA, bem como das vias de sinalização neurotrófica MAPK/Erk e PI3K/Akt. Tais resultados sugerem a contribuição da neuroplasticidade no mecanismo de neuroproteção do CAPE contra a neurotoxicidade induzida pela cisplatina.Cisplatin is a highly effective chemotherapeutic agent that is used in the treatment of several types of cancer. However, its clinical use is limited because it is the most neurotoxic among platinum compounds. Peripheral sensory neuropathy induced by cisplatin is characterized by distal axonal degeneration that might progress to degeneration of cell bodies and apoptosis. The toxic mechanism of cisplatin has been mainly associated with DNA damage, but cisplatin might also affect nerite outgrowth. Nevertheless, the neurotoxic mechanism of cisplatin remains unclear. Although many compounds have demonstrated protective effect against the neurotoxicity induced by cisplatin, no effective treatment has been developed. Caffeic acid phenethyl ester (CAPE) is a propolis component with neuroprotective effects mainly attribute to antioxidant properties. On the other hand, there are few studies addressing the neurotrophic potential of CAPE as a possible source of protection. Thus, the present study investigated the mechanism by which cisplatin induces neurotoxicity, as well as the possible neuroprotective effect of CAPE and the mechanisms involved in neuroprotection. According to the results, the neurotoxic effects of cisplatin were induced by a non-cytotoxic concentration (5 ?M), which was able to inhibit the neurite outgrowth and reduce the expression of neuronal proteins (GAP-43, synapsin I and synaptophysin), and cystoskeleton (NF-200, ?-III-tubulin and F-actin) in PC12 cells, without inducing mitochondrial damage, apoptosis and oxidative stress. At this stage, the neurotoxicity of cisplatin was not mediated by NGF or trkA receptors, suggesting a NGF/trkA independent mechanism. Decreased cisplatin-induced glucose uptake might be associated with reduced expression of energy-related proteins, suggesting that downregulation of AMPK ?, phospho-AMPK ? and SIRT1 expression might be involved in the neurotoxicity mechanism of cisplatin. Cisplatin also inhibited glutamate uptake via EAAT2 in a non-specific manner, suggesting that other processes can be involved in this modulation, resulting in uptake inhibition. CAPE attenuated the inhibitory effects of cisplatin on cell differentiation, on axonal neuroplasticity markers (GAP-43, synapsin I and synaptophysin), on cystoskeleton proteins (NF-200, ?-III-tubulin and F-actin) and also on energy profile markers (AMPK ?, phospho-AMPK ? and SIRT1). CAPE also increased the viability of PC12 cells exposed to IC50 of cisplatin. The neuroprotective mechanism of CAPE is not dependent on NGF nor is it additive to the effect of NGF, but might involve the activation of trkA receptors, as well as the neurotrophic signaling MAPK/Erk and PI3K/Akt pathways. These results suggest the contribution of neuroplasticity in the neuroprotection mechanism of CAPE against cisplatin-induced neurotoxicity