Estatégias de neuroproteção em modelos animais da doença de Parkinson

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2013.A doença de Parkinson (DP) é a segunda mais prevalente doença neurodegenerativa, afetando aproximadamente 1% da população acima dos 60 anos, e um aumento na incidência desta doença é esperado nos próximos anos em virtude do envelhecimento populacional. Nos estágios iniciais da DP, um comprometimento de outras áreas cerebrais e vias de neurotransmissão além da dopaminérgica, que parecem ser responsáveis por prejuízos sensoriais (olfação), emocionais (depressão e ansiedade) e cognitivos (memórias operacionais e de procedimento). Este estudo objetivou estudar o efeito neuroprotetor de alguns fármacos em relação às alterações bioquímicas e comportamentais induzidas pela administração de 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP) e também de 6- idroxidopamina (6-OHDA) in vitro, utilizados como modelos experimentais da DP. Utilizamos fármacos estabilizadores do humor, lítio (Li) e valproato (VPA), bem como o inibidor da enzima 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A (HMG-COA) redutase da síntese do colesterol, a Atorvastatina (ATOR) e um antagonista dos receptores A2A para adenosina (SCH58261), além de camundongos com deleção gênica do receptor A2A para adenosina. O prétratamento com Li (47,5 mg/kg) ou VPA (200 mg/kg) por via intraperitoneal (i.p.) durante 7 dias consecutivos previniu os prejuízos olfatórios induzidos pela administração intranasal (i.n.) do MPTP em camundongos no teste de discriminação olfatória e também nos déficits de memórias de curto prazo, avaliadas pelos testes de reconhecimento social e esquiva inibitória. Apesar da ausência de respostas do tipo depressiva na dose de MPTP (0,1 mg/narina), o tratamento com Li e VPA demonstrou um perfil característico de antidepressivos, reduzindo o tempo de imobilidade no teste do nado forçado. Além disso, Li e VPA impediram a depleção de dopamina no estriado e bulbo olfatório de ratos após a infusão i.n. de MPTP. Ao avaliar o possível efeito protetor da ATOR, observou-se que o tratamento via oral com ATOR (10 mg/kg por 7 dias) previniu os prejuízos na memória social e comportamentos do tipo depressivo induzidos pela administração i.n. de MPTP (1 mg/narina). Além disso, o tratamento com ATOR foi capaz proteger os camundongos contra os prejuízos motores e degeneração de neurônios dopaminérgicos na substância negra bservados 21 dias após a infusão do MPTP. Nenhuma alteração significativa em memórias espaciais de longo prazo e marcadores neuroinflamatórios foi observada 21 dias após a infusão i.n. do MPTP. Adicionalmente, padronizamos um modelo in vitro de toxicidade induzida por 6-OHDA em atias do hipocampo, estriado e córtex cerebral, e o efeito neuroprotetor da ATOR também foi avaliado. A incubação com 6-OHDA reduziu a viabilidade celular nas regiões cerebrais do hipocampo, estriado e córtex. A incubação com ATOR ou MK-801 (antagonista dos receptores para glutama to do tipo NMDA) per se não alterou a viabilidade celular. Observou-se uma prevenção na redução de viabilidade celular após incubação de ATOR + 6-OHDA no hipocampo, estriado e córtex. Observou-se ainda um efeito sinérgico na incubação de ATOR + MK-801 frente à toxicidade induzida por 6-OHDA. Por fim, o envolvimento dos receptores A2A (A2AR) nas alterações comportamentais e bioquímicas induzidas pela administração i.n. de MPTP foi avaliado. Demonstramos que o bloqueio farmacológico e/ou gênico dos A2AR pode atenuar prejuízos comportamentais relacionados a memórias de curto prazo e de procedimento, bem como a degeneração de neurônios dopaminérgicos na via nigroestriatal de camundongos induzidos pela administração i.n. de MPTP. Em conjunto, os resultados do presente estudo contribuem com o avanço no conhecimento acerca dos mecanismos bioquímicos associados ao processo neurodegenerativo da DP, além de sugerirem o Li, VPA, ATOR e antagonistas de A2AR como potenciais agentes neuroprotetores, sendo úteis no tratamento dos sintomas motores e não-motores da DP.<br>Abstract : Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease affecting approximately 1% of the population above 60 years and an increase in the incidence of this disease is expected in the next year because of population aging. In earlier stages of PD suggest the commitment of other brain areas and neurotransmitters, that seem to be responsible for sensory (olfactory), emotional (depression and anxiety) and cognitive (working and procedural memories) impairments. In this study, we evaluated the neuroprotective potential of some drugs on biochemical and behavioral changes induced by administration of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) and also 6-hydroxy-dopamine (6-OHDA) in vitro, used as animal models of PD. We investigated whether the moodstabilizers drugs lithium (Li) and valproate (VPA), as well as the inhibitor of the enzyme 3-hidroxy-3-metylglutaril-coenzime A (HMG-COA) reductase in the cholesterol synthesis pathway, atorvastatin (ATOR), and the adenosine A2A receptor antagonist (SCH58261) can act as putative neuroprotective agents in PD. Our findings indicate that pretreatment with Li (47.5 mg/kg) or VPA (200 mg/kg) by intraperitoneal (i.p.) route during 7 consecutive days was able to prevent olfactory discrimination and shortterm memory impairments evaluated, respectively, in the social recognition and step-down inhibitory avoidance tasks in rats infused with a single intranasal (i.n.) administration of MPTP (0.1 mg/nostril). Despite the absence of clear depressive-like responses following the current MPTP dose, Li and VPA treatment presented an antidepressant profile reducing the immobility time in the forced swimming test. Importantly, at this time no significant alterations on locomotor activity of the animals were observed. Li and VPA prevented the depletion of dopamine in the striatum and olfactory bulb of rats after the infusion of MPTP. The oral atorvastatin treatment (10 mg/kg for 7 days) prevented MPTP-induced short-term social memory deficits and depressive-like behavior observed at 7 and 14 days, respectively, after MPTP administration. Moreover, at later periods (21 days) after i.n. MPTP infusion, a significant decrease of locomotor activity of rats in the activity chambers were accompanied by a marked decrease of tyrosine hydroxylase immunostaining in the substantia nigra pars compacta which were also attenuated by atorvastatin treatment. Additionally, in the present study an in vitro model of 6-OHDA-induced toxicity in slices from hippocampus, striatum and cerebral cortex was established, and the neuroprotective effects of ATOR were confirmed. 6-OHDA (100 uM) induced a significant reduction of cell viability in striatum, hippocampus and cortex slices of rats. The incubation with ATOR or MK-801 per se did not alter the cellular viability and ATOR prevents the reduction of cell viability and reactive oxygen species production after incubation with 6-OHDA in the hippocampus, striatum and cortex. Finally, the involvement of adenosine A2A receptors (A2AR) in behavioral and biochemical changes induced by i.n. MPTP administrationwas also analyzed. The genetic or pharmacological blockade of A2AR prevented the behavioral deficits related to short-term and procedural memories, as well as the reduction of the expression of tyrosine hydroxylase (TH) in the striatum and substantia nigra of mice infused with MPTP. Altogether, the results of the present study contribute towards a better knowledge of the biochemical mechanisms associated with the neurodegenerative process in PD. Moreover, our findings suggest Li, VPA, ATOR and adenosine A2AR antagonists as potential neuroprotective agents, being valuable tools for the treatment of motor and non-motor symptoms of PD