Effect of cycloxygenase-2 inhibitors on neurocomporting, inflammatory and oxidative changes induced by systemic exposure to lipopolysacarid in male mice

Depression is a very common mood disorder that can often come accompanied by anxiety disorders. Despite advances in the knowledge of its neurobiology, current pharmacological therapy is still based on monoamine theory, which has many limitations. Recent evidence suggests that the pathophysiology of depression may be associated with inflammation. In this context, Celecoxib and Etoricoxib are drugs widely used in clinical practice to relieve inflammation. They are inhibitors of cyclooxygenase 2 (COX-2), an enzyme that is present at inflammation sites being expressed by cells involved in the inflammatory process, such as macrophages and found in other tissues and organs, such as the brain. The literature shows potential beneficial effects on the central nervous system of COX-2 inhibitors in diseases such as bipolar disorder and Alzheimer's. The objective of this study was to evaluate the effects of cycloxygenase-2, Celecoxib (CLX) and Etoricoxib (ETR) inhibitors on neurobehavioral, oxidative and inflammatory changes induced by systemic exposure to Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS) in mice. Adult male Swiss mice were used. The animals were submitted to the systemic inflammation model by LPS, where for ten consecutive days they received intraperitoneal injections of LPS 0.5 mg / kg. From day 5 to day 10, animals were treated one hour after LPS with CLX (15 mg / kg), ETR (10 mg / kg) or Fluoxetine (FLU) (20 mg / kg) via oral by gavage. FLU was used as a positive control. Twenty-four hours after the last oral administration of the drug, the animals underwent predictive tests of depressive behavior (forced swimming and tail suspension), anxiolytic effect (elevated cross maze and perforated plate) and activity evaluation (open field). locomotor and brain areas (hippocampus, prefrontal cortex and striated body) were dissected. Oxidative stress parameters (malondialdehyde, nitrite and reduced glutathione) and proinflammatory cytokines (TNF, IL-1B and IL-6) were measured. In addition, in vitro tests were performed on BV2 microglial cell culture to evaluate the neuroprotective effect of these drugs from the nitric oxide dosage. The experiments were performed only after the project was approved by the Animal Use Ethics Committee (CEUA) of the Federal University of Ceará (UFC) filed under CEUA No. 5089270819. The results show that the LPS induced depressive and anxious behavior. CLX and ETR treatment was able to reverse most behavioral changes predictive of depression and anxiety. It was found that treatment with CLX and ETR and exposure to LPS did not affect the spontaneous locomotor activity of the animals. It was evidenced that the degree of lipid peroxidation was decreased in the hippocampus, prefrontal cortex and striated body by CLX and in the prefrontal cortex and striated body by ETR, evidenced by the MDA dosage and the nitrosative stress was reduced in the striated body by CLX. CLX and in the striated body and hippocampus by the ETR. In addition, the endogenous defense system against free radicals was strengthened in the prefrontal cortex, striated body and hippocampus by CLX and ETR, and was evaluated by GSH dosing. CLX and ETR were able to significantly reduce IL-1β and IL-6 levels in the hippocampus and in vitro experiments concluded that CLX has a neuroprotective character from the decrease in nitric oxide production by LPS-exposed microglial cells. These data are expected to broaden information on the role of inflammation in depression and anxiety by listing the use of cyclooxygenase-2 enzyme inhibitors as possible therapeutic options in the treatment of neurobiological psychiatric disorders in inflammation and oxidative stress.A depressão é um transtorno do humor muito comum que muitas vezes pode vir acompanhada por transtornos de ansiedade. Apesar dos avanços no conhecimento de sua neurobiologia, a terapia farmacológica usada na atualidade ainda se baseia na teoria das monoaminas, a qual possui muitas limitações. Evidências recentes sugerem que a fisiopatologia da depressão pode estar associada à inflamação. Nesse contexto, o Celecoxibe e o Etoricoxibe são drogas amplamente usadas na prática clínica para alívio da inflamação. São inibidores da ciclooxigenase 2 (COX-2), enzima que está presente nos locais de inflamação sendo expressa por células envolvidas no processo inflamatório, como macrófagos e encontrada em outros tecidos e órgãos, como no cérebro. A literatura mostra potenciais efeitos benéficos no sistema nervoso central dos inibidores da COX-2 em doenças como transtorno bipolar e Alzheimer. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos inibidores da cicloxigenase-2, Celecoxibe (CLX) e Etoricoxibe (ETR) nas alterações neurocomportamentais, oxidativas e inflamatórias induzidas pela exposição sistêmica a lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli em camundongos. Foram utilizados camundongos Swiss machos adultos. Os animais foram submetidos ao modelo de inflamação sistêmica por LPS, onde durante dez dias consecutivos os mesmos receberam injeções intraperitoneais de LPS 0,5 mg/kg. A partir do quinto dia até o décimo dia, os animais foram tratados, uma hora após o LPS, com o CLX (15 mg/kg), ETR (10 mg/kg) ou Fluoxetina (FLU) (20mg/kg) por via oral através de gavagem. A FLU foi utilizada como controle positivo. Vinte e quatro horas após a última administração oral da droga, os animais foram submetidos aos testes preditivos de comportamento depressivo (nado forçado e suspensão de cauda), efeito ansiolítico (labirinto em cruz elevado e placa perfurada) e avaliação da atividade (campo aberto) locomotora e as áreas cerebrais (hipocampo, córtex pré-frontal e corpo estriado) foram dissecadas. Foram mensurados parâmetros de estresse oxidativo (malondialdeído, nitrito e glutationa reduzida) e citocinas pró-inflamatórias (TNF, IL-1B e IL-6). Além disso, foi executado testes in vitro em cultura de células microgliais BV2 com a finalidade de avaliar o efeito neuroprotetor das referidas drogas a partir da dosagem de óxido nítrico. Os experimentos foram realizados somente após aprovação do projeto no Comitê de Ética no Uso de Animais (CEUA) da Universidade Federal do Ceará (UFC) protocolada sob o CEUA nº 5089270819. Os resultados mostram que o LPS induziu comportamento do tipo-depressivo e ansioso e o tratamento com CLX e ETR foi capaz de reverter a maioria das alterações comportamentais preditivas de depressão e ansiedade. Foi constatado que o tratamento com CLX e ETR e a exposição ao LPS não afetaram a atividade locomotora espontânea dos animais. Evidenciou-se que o grau de peroxidação lipídica foi diminuído no hipocampo, córtex pré-frontal e corpo estriado pelo CLX e no córtex pré-frontal e corpo estriado pelo ETR, evidenciado pela dosagem de MDA e o estresse nitrosativo foi diminuído no corpo estriado pelo CLX e no corpo estriado e hipocampo pelo ETR. Além disso, o sistema de defesa endógena contra radicais livres foi fortalecido no córtex pré-frontal, corpo estriado e hipocampo pelo CLX e ETR, sendo avaliado por meio da dosagem da GSH. CLX e ETR foram capazes de reduzir significativamente os níveis de IL-1β e IL-6 no hipocampo e os experimentos in vitro concluíram que CLX possui caráter neuroprotetor a partir da diminuição na produção de óxido nítrico por células microgliais expostas ao LPS. Espera-se que esses dados ampliem as informações sobre o papel da inflamação na depressão e ansiedade, elencando o uso de agentes inibidores da enzima ciclooxigenase-2 como possíveis opções terapêuticas no tratamento de distúrbios psiquiátricos com base neurobiológica na inflamação e estresse oxidativo