Neurodegenerative effects of methylecgonidine and cocaine in hippocampal primary cell culture

O uso da cocaína na forma de crack vem crescendo nos últimos anos quando comparado às demais vias de administração. Contribuem para esse fato a obtenção quase imediata de efeitos e a maior facilidade de uso, que dispensa a necessidade de material injetável. O usuário de crack sofre os efeitos não só da cocaína, mas também de seu produto de pirólise, a metilecgonidina (AEME). Existem evidências de que a cocaína leva à neurodegeneração, entretanto a participação da AEME nesse processo ainda não foi estudada. A proposta deste estudo foi investigar a participação da AEME no processo neurodegenerativo utilizando cultura primária de hipocampo realizada a partir de fetos de ratos. Foram realizados ensaios de viabilidade celular (MTT) e da atividade da lactato desidrogenase (LDH), além da avaliação morfológica por microscopia de fluorescência. Foi estudada também a participação do dano oxidativo no processo de neurodegeneração, como a formação de aduto de DNA; atividade das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST); e a produção de malonaldeído (MDA), um biomarcador de peroxidação lipídica. Tanto a cocaína quanto a AEME mostraram-se neurotóxicas. A partir dos ensaios de viabilidade e da avaliação morfológica foi possível inferir que, em células hipocampais, a cocaína leva à morte celular tanto por necrose quanto por apoptose e que a provável via envolvida na neurodegeneração da AEME é a apoptose. A AEME não causou lesão direta ao DNA, uma vez que não foi observada a formação de adutos nem com a desoxiguanosina (d-G), a base nitrogenada mais reativa, nem com DNA comercial. Mais ainda, nossos resultados mostraram que a AEME e a cocaína, nas concentrações de 1 e 2 mM, respectivamente, foram equipotentes e a incubação concomitante das duas substâncias nessas concentrações apresentou efeito aditivo após 48 horas de exposição. A morte de células hopocampais evidenciada a partir de 24 horas de exposição foi precedida pela diminuição da atividade da GPx após 3 horas de incubação tanto com a AEME e a cocaína, quanto com a associação entre essas substâncias. A atividade da GST também diminuiu, no entanto, somente após 6 horas de exposição, antecedendo a morte celular. Não foi observada alteração na atividade da GR. Houve um aumento, porém, não estatisticamente significativo, de MDA após 48 horas de incubação. Nossos resultados sugerem uma maior susceptibilidade à neurodegeneração com o uso de crack do que com a cocaína isoladamente.Smoking crack has increased in the last years when compared to the other routes of cocaine administration. Its advantage is the quicker and stronger high effects and its ease of use without the need of needles. Smoking crack involves inhaling not only cocaine, but also its pyrolysis product, methylecgonidine (AEME). There are evidences that cocaine causes neurodegeneration, but AEME involvement in this process has not been studied yet. The aim of this study was to investigate AEME participation in neurodegeneration using a primary hippocampus culture made from rat fetuses. Cellular viability assays (MTT), lactate dehydrogenase activity (LDH) and morphological evaluations with fluorescence microscopy were performed. The involvement of oxidative injury in the neurodegeneration process was also studied through DNA adduct formation; the evaluation of antioxidants enzymes activities as glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST); and the production of malonaldehyde (MDA), a lipoperoxidation biomarker. Both cocaine and AEME showed neurotoxic effects. Through viability assays and morphologic evaluations we can suggest that, in hippocampal cells, cocaine cell death mechanism involves not only necrosis, but also apoptosis and that AEME pathway involved in neurodegeneration is only apoptosis. AEME did not produce a direct DNA injury, as no DNA adduct was observed with desoxyguanosine (d-G), the most reactive nitrogenous base, nor with commercial DNA. Moreover, our results showed that 1 and 2 mM of AEME and cocaine, respectively, were equipotent and the concomitant incubation of both compounds in those concentrations showed additive effect after 48 hours of exposure. Hippocampal cell death at 24 hours was preceded by a decrease in GPx activity after 3 hours of incubation with AEME, cocaine and association between these two compounds. GST activity also decreased but only after 6 hours of exposure, also before cell death. There was no alteration in GR activity. There was an increase, although not statistically significant, in MDA after 48 hours of exposure. As smoking crack abusers are exposed to both cocaine and AEME, our results suggest a higher susceptibility to neurodegeneration in smoking crack than with cocaine alone