Inibição da glicogênio sintase cinase 3 como nova abordagem no controle da dor aguda e crônica: análise dos mecanismos de ação

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2013.A glicogênio sintase cinase 3 (GSK3) é uma cinase serina/treonina quefoi primeiramente isolada e purificada como uma enzima capaz defosforilar e inativar a enzima glicogênio sintase. Dentre as diversasfunções reguladas pela GSK3 a inflamação é uma das mais importantes.O presente estudo investigou o efeito do N-(4-metoxibenzil)-N0-(5-nitro-1,3-tiazol-2-il)uréia (AR-A014418), um inibidor específico daGSK3, na nocicepção aguda e crônica e os mecanismos neurobiológicosenvolvidos nesse efeito. O pré-tratamento dos animais com ARA014418(0,01-1 mg/kg, intraperitoneal, i.p., 30 minutos antes)diminuiu a nocicepção aguda induzida pelo ácido acético e ainflamatória (segunda fase) causada pela formalina, sem afetar anocicepção neurogênica (primeira fase) deste teste; e o AR-A014418(0,1-10 µg/sítio) co-injetado intraplantarmente (i.pl.) com a formalinatambém inibiu a segunda fase deste modelo. Além disso, o ARA014418(0,1-100 ng/sítio) injetado intratecalmente (i.t.) foi capaz dediminuir a nocicepção aguda nas duas fases do teste da formalina. A coadministraçãode AR-A014418 intratecalmente (10 ng/sítio) reduziu anocicepção induzida pelo glutamato, N-metil-D-aspartato (NMDA); (±)-1-aminociclopentano-trans-1,3-ácido dicarboxílico (trans-ACPD), fatorde necrose tumoral alfa (TNF-a) e interleucina-1 beta (IL-1ß). Em outrogrupo experimental, o AR-A014418 (0,3 mg/kg, i.p.) também diminuiua nocicepção crônica, caracterizada pela hiperalgesia ao estímulomecânico (filamento de von Frey) e térmico ao frio (placa fria) causadapela ligação parcial do nervo isquiático (PSNL), um modelo de dorneuropática. O efeito antinociceptivo do AR-A014418 foi!!significativamente reduzido pelo pré-tratamento dos animais com PCPA(100 mg/kg, i.p., um inibidor da síntese de serotonina) e AMPT (100mg/ kg, i.p., um inibidor da tirosina hidroxilase), mas não pelaadministração de L-arginina (600 mg/kg, i.p., um precursor do óxidonítrico). Além disso, o AR-A014418 (0,3 mg/kg, i.p.) preveniu oaumento dos níveis das citocinas TNF-a e IL-1ß na medula espinal decamundongos submetidos à PSNL. Finalmente, a administração de ARA014418(0,1-1 mg/kg, i.p.) não afetou a atividade locomotora dosanimais. Coletivamente, estes resultados fornecem evidências de que oAR-A014418, administrado pelas vias sistêmica, periférica e central;diminuiu a nocicepção aguda e crônica em camundongos. O mecanismoda ação antinociceptiva do AR-A014418 está relacionado, direta ouindiretamente, com a inibição dos receptores glutamatérgicosionotrópicos e metabotrópicos e/ou pela inibição de citocinas próinflamatórias(TNF-a e IL-1ß), bem como pela ativação de vias decontrole inibitório descendentes da dor (serotoninérgicas ecatecolaminérgicas). Assim, o presente trabalho demonstra que ainibição da GSK3 pode ser um novo e interessante alvo farmacológicono tratamento da dor aguda e crônica.Abstract : Glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) is a serine/threonine kinase thatwas first isolated and purified as an enzyme capable of phosphorylatingand inactivating the enzyme glycogen synthase. Among the diversefunctions that are regulated by GSK3, inflammation has recentlyemerged as one of the most important. The present study investigatedthe antinociceptive effects of N-(4-methoxybenzyl)-N0 -(5-nitro-1,3-thiazol-2-yl)urea (AR-A014418), a specific inhibitor of GSK3 in acuteand chronic nociception and the neurobiological mechanisms involved.A 30-minute pretreatment with AR-A014418 (0.01-1 mg/kg,intraperitoneal, i.p.) inhibited the nociception induced by an i.p.injection of acetic acid and also decreased the late (inflammatory) phaseof formalin-induced licking, without affecting the responses of the first(neurogenic) phase. In a different set of experiments, AR-A014418 (0.1-10 µg/site) coinjected intraplantarly (i.pl.) with formalin inhibited thelate phase of formalin-induced nociception. Furthermore, AR-A014418intrathecal (i.t.) administration (0.1-100 ng/site) inhibited both phases offormalin-induced licking. In addition, AR-A014418 coinjection (i.t.)inhibited the nociception induced by glutamate, NMDA, (±)-1-aminocyclopentane-trans-1,3-dicarboxylic acid (trans-ACPD), tumornecrosis factor-alpha (TNF-a), and interleukin-1beta (IL-1ß). ARA014418also presented an antihyperalgesic effect on the partial ligationof the sciatic nerve (PSNL), a neuropathic pain model. AR-A014418administered i.p. (0.3 mg/kg) inhibited mechanical (von Frey filament)and cold hyperalgesia (cold plate) induced by PSNL. Pre-administrationof PCPA (100 mg/kg, i.p., inhibitor of serotonin synthesis) and AMPT!!(100 mg/ kg, i.p., inhibitor of tyrosine hydroxylase), but not L-arginine(600 mg/kg, i.p., a nitric oxide precursor), significantly reduced themechanical anti-hyperalgesia elicited by AR-A014418 (0.3 mg/kg, i.p.).Furthermore, the administration of AR-A014418 (0,3 mg/kg)significantly prevented the increase of TNF-a and IL-1ß levels. Finally,intraperitoneal administration of AR-A014418 (0.1-1 mg/kg, i.p.) didnot affect locomotor activity in the open-field test. Collectively, theseresults provide convincing evidence that AR-A014418, given byperipheral, systemic, and central routes, produces antinociception inacute and chronic pain models. The AR-A014418-dependentantinociceptive effects were induced by modulation of the glutamatergicsystem through metabotropic and ionotropic receptors and the inhibitionof the proinflammatory cytokines (TNF-a and IL-1ß), as well asincreases in serotonergic and catecholaminergic pathways. The presentstudy suggests that the inhibition of GSK3 may be a novelpharmacological target for the treatment of acute and chronic pain