Avaliação do potencial neuroprotetor de fármacos antipsicóticos em alterações bioquímicas, moleculares e comportamentais induzidas por antagonista de receptor NMDA (MK-801) em peixe zebra (Danio rerio)

A esquizofrenia é uma doença mental grave caracterizada por sintomas positivos, negativos e déficits cognitivos que ainda é pouco compreendida. A redução da neurotransmissão glutamatérgica por antagonistas dos receptores NMDA mimetiza os sintomas da esquizofrenia. Muitos modelos animais têm mostrado sua importância para o estudo dessa doença, e o peixe-zebra tem sido proposto como um modelo promissor para estudar os efeitos in vivo de várias drogas e descobrir novos alvos farmacológicos. Neste estudo caracterizamos a síndrome comportamental produzida pela exposição ao antagonista do receptor NMDA, MK-801, no peixe zebra, e investigamos a capacidade dos fármacos antipsicóticos em reverter estes sintomas. MK-801 (20 μM) aumentou o comportamento locomotor que foi medido pelo número de linhas cruzadas, a distância percorrida e a velocidade média no aquário teste, após 15, 30 e 60 min de exposição. Os antipsicóticos sulpirida, olanzapina e haloperidol reverteram as alterações locomotoras induzidas pelo MK-801 em todos os parâmetros testados, e em doses que administrado isoladamente não tiveram efeito sobre a atividade locomotora. Modelos de interação social e déficits cognitivos em animais pode ser de grande utilidade para o desenvolvimento de novos tratamentos para os sintomas negativos e cognitivos da esquizofrenia. Os resultados mostraram que o MK-801 (5 μM) administrado antes do treino impediu a formação da memória, enquanto ambos os antipsicóticos atípicos sulpirida (250 μM) e olanzapina (50 μM) melhoraram a amnésia.A mesma alteração foi observada na tarefa de interação social, onde os antipsicóticos atípicos reverteram o déficit de interação social induzida pelo MK-801, enquanto o antipsicótico tipico testado, o haloperidol (9 μM), não foi capaz de reverter esse déficit comportamental. Algumas evidências sugerem que mudanças no sistema purinérgico, mais especificamente na atividade adenosinérgica, poderiam estar envolvidos na fisiopatologia da esquizofrenia. Nesse estudo, mostramos que o tratamento com haloperidol (9 μM) foi capaz de diminuir a hidrólise de ATP (35%), enquanto que não houve mudanças significativas na hidrólise de ADP e AMP em membranas cerebrais. A atividade da ADA em frações de membrana também foi inibida significativamente (38%) após o tratamento com haloperidol, quando comparado ao grupo controle. Além disso, a exposição ao haloperidol também promoveu uma diminuição na expressão gênica das NTPDases (entpd2_mq e entpd3) e adenosina desaminase (adal). Considerando que a enzima Na+, K+- ATPase é essencial para a função cerebral normal, avaliamos os efeitos do MK-801 e farmacos antipsicóticos na atividade desta enzima. Nossos resultados mostraram que o tratamento com MK-801 diminuiu significativamente a atividade da Na+, K+-ATPase, e todos os antipsicóticos testados impediram tais efeitos. Sabe-se que o estresse oxidativo pode estar associado com a fisiopatologia da esquizofrenia e que a Na+,K+-ATPase é particularmente suscetível ao ataque de radicais livres. Mostramos que o tratamento com MK-801 não alterou as espécies reativas de oxigênio/nitrogênio pelo ensaio de oxidação 2'7'-diclorofluorosceína (DCF), mas aumentou os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS).Os antipsicóticos haloperidol, sulpirida e olanzapina preveniram o aumento nos níveis de TBARS induzidos pelo MK-801. Portanto, demonstramos que o peixe zebra pode apresentar algumas características comportamentais e bioquímicas observadas na esquizofrenia, sendo considerado um promissor modelo animal capaz de contribuir na obtenção de informações sobre potenciais tratamentos e características da doença.Schizophrenia is a severe mental illness characterized by positive and negative symptoms and cognitive deficits. This pathology is still poorly understood. Reduction of glutamatergic neurotransmission by NMDA receptor antagonists mimics disease symptoms. Many animal models have shown their importance in the study of this disease and the zebrafish has been proposed as a promissor model to study the in vivo effects of several drugs and to discover new pharmacological targets. In this study we characterized the behavioral syndrome produced by the NMDA receptor antagonist, MK-801, exposure in zebrafish and investigated the ability of antipsychotic drugs to reverse the schizophrenia-like symptoms. MK-801 (20 μM) increased the locomotor behavior as measured by the number of line crossings, distance traveled, and the mean speed in the tank test after 15, 30, and 60 min of exposure. The antipsychotics sulpiride, olanzapine, and haloperidol counteracted MK-801-induced hyperactivity on all parameters analyzed and at doses that, given alone, had no effect on spontaneous locomotor activity. Modeling social interaction and cognitive impairment in animals can be of great benefit in the effort to develop novel treatments for negative and cognitive symptoms of schizophrenia. Results showed that MK-801 (5 μM) given pre-training hindered memory formation while both atypical antipsychotics sulpiride (250 μM) and olanzapine (50 μM) improved MK-801-induced amnesia.The same change was observed in the social interaction task, where atypical antipsychotics reversed the MK-801-induced social interaction deficit whereas the typical antipsychotic haloperidol (9 μM) was ineffective to reverse those behavioral deficits. Some evidence suggests that changes in the purinergic system, more specifically in adenosinergic activity, could be involved in the physiopathology of schizophrenia. In this study, we demonstrated that haloperidol treatment (9 μM) was able to decrease ATP hydrolysis (35%), whereas there were no significant changes in ADP and AMP hydrolysis in brain membranes. Adenosine deaminase activity in membrane fractions was significantly inhibited (38%) after haloperidol treatment when compared to the control group. Furthermore, haloperidol exposure also led to a decrease in NTPDase gene expression (entpd2_mq and entpd3), and adenosine deaminase (adal). Considering that the enzyme Na+,K+-ATPase is essencial to brain normal function, we evaluated the effect of MK-801 and antipsychotic drugs on activity this enzyme. Our results showed that MK-801 treatment significantly decreased Na+,K+-ATPase activity, and all antipsychotics tested prevented such effects. Moreover, it is known that oxidative stress may be associated with the physiopathology of schizophrenia and the Na+,K+-ATPase is particularly susceptible to free radical attack. We showed that MK-801 treatment did not alter reactive oxygen/nitrogen species by 2′7′-dichlorofluorscein (DCF) oxidation assay, but increased the levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), when compared to controls.The antipsychotics sulpiride, olanzapine, and haloperidol prevented the increase of TBARS caused by MK-801. Therefore, we demonstrated that zebrafish might present some behavioral and biochemical features observed in schizophrenia, being considered a promising animal model able to contribute for providing information on potential treatments and disease characteristics