Alterações cerebrais, cardíacas e vasculares em ratos adultos submetidos ao modelo químico experimental de hiper-homocisteinemia leve

A hiper-homocisteinemia leve é um fator de risco para doenças cerebrais e cardiovasculares embora os mecanismos subjacentes a essas alterações não estejam completamente elucidados. O objetivo principal desta tese de doutorado foi desenvolver um modelo experimental crônico quimicamente induzido de hiper-homocisteinemia leve em ratos adultos. Usando esse modelo, investigamos alguns parâmetros bioquímicos no sistema nervoso central e periférico, a fim de melhor compreender os mecanismos envolvidos na toxicidade mediada pela homocisteína. A hiper-homocisteinemia leve foi induzida em ratos Wistar através da administração subcutânea de homocisteína (0,03 μmol/g de peso corporal), duas vezes ao dia, do 30° a 60° dia de vida. Ratos controle receberam o mesmo volume de solução salina. Resultados demonstraram que animais submetidos a esse modelo apresentaram níveis plasmáticos de homocisteína de aproximadamente 30 μM. Em relação aos parâmetros bioquímicos, a hiper-homocisteinemia leve experimental induziu estresse oxidativo em plasma, córtex cerebral, coração e aorta, bem como diminuiu a atividade e o imunoconteúdo das subunidades catalíticas α1 e α2 da Na+,K+-ATPase em córtex cerebral e hipocampo de ratos adultos. Por outro lado, não foram observadas alterações nos níveis de mRNA transcrito da Na+,K+-ATPase em nenhuma estrutura cerebral estudada. A hidrólise de ATP, ADP e AMP foi significativamente diminuída em linfócitos e sinaptossomas obtidos de córtex cerebral, mas não foi alterada em soro de ratos adultos. A transcrição da ecto-5'-nucleotidase foi significativamente reduzida, mas a expressão das E-NTPDases não foi alterada em linfonodos mesentéricos de ratos submetidos à hiper-homocisteinemia leve experimental. Foi observado um aumento nos níveis de mRNA transcrito da E-NTPDase1 e ecto-5'-nucleotidase em córtex cerebral de ratos. Os níveis de ATP foram aumentados, enquanto a adenosina foi diminuída no líquor de ratos tratados com homocisteína. Em relação aos parâmetros inflamatórios, foi observado um aumento nos níveis de TNF-α, IL-1β, IL-6 e a quimiocina MCP-1 no hipocampo, enquanto os níveis de IL-1β e a IL-6 foram aumentados em córtex cerebral. Os ratos submetidos à hiper-homocisteinemia leve apresentaram um aumento na atividade da acetilcolinesterase em ambas as estruturas cerebrais testadas; o imunoconteúdo dessa enzima foi significativamente aumentado no córtex cerebral e diminuído no hipocampo, enquanto os níveis de mRNA transcrito da acetilcolinesterase não foram alterados. Perifericamente, a homocisteína aumentou os níveis de TNF-α, IL-6 e MCP-1 em coração e os níveis de IL-6 no soro, mas não alterou a atividade da enzima butirilcolinesterase. Em conjunto, os resultados deste trabalho mostram que a homocisteína promove um estado oxidativo e inflamatório central e periférico além de prejudicar a funcionalidade de enzimas cerebrais importantes. Considerando que a hiper-homocisteinemia leve é prevalente na população e tem sido considerada um fator de risco para o desenvolvimento de doenças cerebrais e cardíacas, o presente modelo experimental pode ser útil na investigação da patofisiologia de doenças causadas pela homocisteína e estratégias de prevenção.Mild hyperhomocysteinemia is a risk factor for cerebral and cardiovascular diseases although the mechanisms underlying these alterations are not fully understood. The main objective of this doctoral thesis was to develop a chronic chemically-induced model of mild hyperhomocysteinemia in adult rats. By using this model, we investigated some biochemical parameters in the central nervous system and peripheral, in order to better understand the mechanisms involved in homocysteine-mediated toxicity. The mild hyperhomocysteinemia was induced in rats by subcutaneous administration of homocysteine (0.03 μmol/g body weight) twice a day to the 30th to 60 day of life. Control rats received the same volume of saline. Results showed that animals subjected to this model had plasma homocysteine levels of approximately 30 μM. Results demonstrated that the experimental mild hyperhomocysteinemia elicited oxidative stress in plasma, cerebral cortex, heart and aorta and decreased the activity and the immunocontent of the α1 and α2 subunits of the Na+,K+-ATPase in cerebral cortex and hippocampus of adult rats. On the other hand, no change in levels of Na+,K+-ATPase mRNA transcripts in such cerebral structures. ATP, ADP and AMP hydrolysis were significantly decreased in lymphocytes and in the synaptosomal fraction of cerebral cortex, without any alteration in serum of adult rats. The transcript of the ecto-5'-nucleotidase was significantly reduced, but the expression of E-NTPDases were not altered in mesenteric lymph nodes of hyperhomocysteinemic rats. I have been observed an increase in E-NTPDase1 and ecto-5′-nucleotidase transcripts in rat cerebral cortex. ATP levels were increased, while adenosine decreased in cerebrospinal fluid of Hcy-treated rats. In relation to inflammatory parameters, was observed an increase in TNF-α, IL-1β, IL-6 and the chemokine MCP-1 in the hippocampus, while IL-1β and IL-6 levels were enhanced in cerebral cortex. Rats subjected to mild hyperhomocysteinemia presented an increase in acetylcholinesterase activity in both cerebral structures tested; the immunocontent of this enzyme was significantly increased in the cerebral cortex and decreased in the hippocampus while levels of acetylcholinesterase mRNA transcripts were not altered. Peripherally, homocysteine increased TNF-α, IL-6 and MCP-1 levels in the heart and IL-6 levels in serum, but not altered the butyrylcholinesterase activity. Together, the results of this work show that homocysteine promotes central and peripheral oxidative and inflammatory state besides affecting the functionality of important brain enzymes. Whereas mild hyperhomocysteinemia is prevalent in the population and has been considered a risk factor for the development of brain and heart diseases, this experimental model may be useful for the investigation of patophysiology of diseases caused by homocysteine and prevention strategies