Metabolismo energético hipocampal e efeitos eletrofisiológicos da guanosina em modelo de hiperestimulação glutamatérgica

O glutamato é fundamental para que ocorram eventos tróficos, desenvolvimentais e de envelhecimento do SNC assim como para que haja cognição e consolidação da memória. O desequilíbrio do sistema glutamatérgico está envolvido na patofisiologia de diversos acometimentos, como epilepsia, mal de Alzheimer, isquemia cerebral e demência microvascular. A guanosina tem demonstrado exercer influência no sistema glutamatérgico quando presente no meio extracelular, sendo liberada principalmente por células gliais após diferentes tipos de estimulação. A administração de guanosina, tanto in vivo quanto in vitro se mostrou capaz de exercer efeitos neurotróficos, neuromoduladores e neuroprotetores em situações de desequilíbrio do sistema glutamatérgico. No primeiro capítulo desta tese procuramos investigar o efeito da guanosina através da análise do sinal de EEG de ratos submetidos a modelo de convulsão por AQ. Mostramos que a guanosina consegue evitar a convulsão em cerca de metade dos animais e, associado a isto, também foi capaz de minimizar a supressão do ritmo teta ocorrida no período peri-ictal dos animais que convulsionaram. Porém, algum grau de perturbação da sincronia da atividade elétrica inter-hemisférica, bem como algum grau de alteração da onda teta, sugerem que mesmo animais protegidos tiveram alteração de sua fisiologia. No segundo capítulo, investigamos o efeito da guanosina em camundongos enquanto realizavam tarefa de campo aberto. Mostramos que a guanosina é capaz de diminuir a frequência de pico das oscilações teta durante o repouso, mas não durante a atividade locomotora, o que sugere possível modulação de uma via de sinalização intracelular iniciada por um receptor muscarínico M1 e associada à proteína-Gαq. No terceiro capítulo nós investigamos a modulação do metabolismo oxidativo de glicose e de glutamato em hipocampos isolados de camundongos. Mostramos que há um aumento na oxidação de glutamato de mesma ordem que o aumento da concentração extracelular, com uma ampla curva de dose-reposta. Podemos inferir portanto, que as vias responsáveis pela oxidação do glutamato provavelmente permanecem sem se tornar saturadas em condições fisiológicas. Em paralelo, parece ocorrer uma discreta diminuição do uso da glicose quanto maior a concentração extracelular de glutamato, presumidamente pelo uso do glutamato como substrato energético. Pode-se considerar que a oxidação de glutamato talvez tenha um papel de repor a energia celular dispendida num ambiente de excitabilidade celular bem como de poupar a glicose disponível. Com o uso de TFB-TBOA, os astrócitos hipocampais tiveram a recaptação de glutamato impedida, o que impactou significativamente na sua oxidação e evitou que a oxidação de glicose diminuísse. Com estes resultados, ficou mais evidente o papel primordialmente astrocitário na regulação da reserva global de glutamato e na modulação do sistema glutamatérgico. De uma maneira geral, esta tese traz contribuições ao entendimento do papel da guanosina na modulação do sistema glutamatérgico e na atividade elétrica cerebral, além de estabelecer parâmetros de metabolismo oxidativo que poderão ser utilizados para estudo de possíveis efeitos da guanosina e de novas estratégias neuroprotetoras.Glutamate plays an essential role for trophic, developmental and aging events of central nervous system, as well as in cognition and memory consolidation. Imbalances of the glutamatergic system are involved in the pathophysiology of diseases, including epilepsy, Alzheimer, brain ischemia and microvascular dementia. Extracellular guanosine seems to modulate the glutamatergic system. It is released from glial cells due to different types of stimulation. Guanosine administration, both in vivo and in vitro, promotes neurotrophic, neuromodulatory and neuroprotective effects in contexts of glutamatergic system disturbance. In the first chapter of this work we investigate the effect of guanosine using EEG recordings from rats submitted to quinolinic-acidinduced seizures. We show that guanosine prevented seizures in half of the animals, and also partially prevented the EEG theta suppression seen in the peri-ictal period of seizing animals. Nevertheless, some degree of disturbance of the interhemispherical synchrony and some degree of theta suppression were still present, even in non-seizing animals that received guanosine, what suggests some alteration of its physiology. In the second chapter, we investigated the effect of guanosine in mice that performed Open Field Test. We show that theta peak frequency slow down when mice are at rest after guanosine administration, but remains unaltered during locomotor activity. This fact may suggest that guanosine acts in a M1-muscarinic receptor or in the associate pathway, an effect mediated by a Gαq-protein. In the third chapter we investigate the modulation of oxidative metabolism of glucose and glutamate in hippocampus isolated from mice. We show there is a proportional increase in the glutamate oxidation according its extracellular concentration, with a large dose-response curve. It suggests that the machinery involved probably does not saturate under physiological conditions. Furthermore, it seems to occur a slight reduction of glucose consumption as the glutamate oxidation rises up, presumably due to the use of glutamate as fuel. Maybe the glutamate oxidation play a role in replenishing energy spent in a excitatory medium and spare the glucose available. When we used TFB-TBOA, we prevent the uptake of glutamate from astrocytes and in consequence the glutamate oxidation in a large amount, and glucose oxidation remains at control level. Together these data reinforce the role of astrocytes in the regulation of the global pool of glutamate and in the modulation of glutamatergic system. Finally, this work makes contributions to the understanding of the role of guanosine over glutamatergic system and brain electrical activity, beyond establishing some parameters of oxidative metabolism able to be used for further experiments looking for mechanisms of action of guanosine and neuroprotective strategies