Guanosina e neuroplasticidade: estudo de proteínas envolvidas na sinaptogênese e na transmissão glutamatérgica e purinérgica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2020.Neuroplasticidade refere-se à capacidade que o sistema nervoso possui em modificar algumas das suas propriedades morfológicas e funcionais em resposta às alterações do ambiente, em apoio à aprendizagem e em resposta às doenças. Dos processos envolvidos na neuroplasticidade, a neurogênese é definida como o nascimento de novos neurônios e consiste em uma série de etapas: a proliferação, a diferenciação, a migração e a sobrevivência celular. A sinaptogênese é o processo de formação de sinapses entre os neurônios. Esses processos são modulados por fatores neurotróficos, como o BDNF e o VEGF, envolvem vias de sinalização como as vias da PI3K/Akt e Ras/Raf/MEK/ERK, além da modulação da transmissão excitatória glutamatérgica. A sinalização purinérgica desempenha um papel importante na neurodegeneração, neuroproteção, neurorregeneração e na neurogênese. A guanosina (GUO) é o nucleosídeo purinérgico endógeno derivado da guanina com efeitos neuroprotetores e neurotróficos. Demonstramos que o tratamento crônico com a GUO na dose de 8mg/kg, i.p., por 25 dias consecutivos em camundongos C57BL/6 promoveu a proliferação de células neuroprogenitoras na zona subventricular e no giro denteado da formação hipocampal, além de aumentar o número de neurônios nesta região. Este estudo visou identificar, na dose e tempo de administração que a GUO promoveu a neurogênese, alterações nos níveis de proteínas relacionadas à sinaptogênese e à neurogênese, além dos níveis de fatores neurotróficos e nas vias de sinalização e transmissão requeridas para a neuroplasticidade hipocampal. O tratamento com GUO (8 mg/kg, i.p., por 25 dias) em camundongos C57BL/6 não alterou o imunoconteúdo hipocampal de proteínas relacionadas à neuroplasticidade (DCX, PSD-95, SNAP-25, Sinaptofisina), fatores neurotróficos, como o BDNF e o VEGF e não alterou as proteínas envolvidas em vias de sinalização relacionadas à neuroplasticidade, como a Akt e as formas fosforiladas de p70S6k e ERK1/2. Porém, a GUO diminuiu o imunoconteúdo do receptor de adenosina A2A e do transportador glial de glutamato GLT-1, além de aumentar o imunoconteúdo da subunidade GluN1 do receptor NMDA. É amplamente estudado o efeito protetor da GUO sobre a excitotoxicidade glutamatérgica. Em uma avaliação ex vivo, observamos que o tratamento com GUO não alterou os efeitos do glutamato sobre o metabolismo (níveis de lactato extracelular). No entanto, a GUO preveniu a redução da viabilidade celular em fatias hipocampais submetidas à excitotoxicidade de glutamato in vitro. Estes resultados demonstram que a guanosina modula os sistemas purinérgico e glutamatérgico, confirma seu efeito neuroprotetor e sugere um possível papel na sinaptogênese.Abstract: Neuroplasticity refers to the ability of the central nervous system to modify some of its morphological and functional properties in response to changes in the environment, in support of learning and in response to diseases. Of the processes involved in neuroplasticity, neurogenesis is defined as the birth of new neurons and consists of a series of stages: proliferation, differentiation, migration and cell survival. Synaptogenesis is the process of forming synapses between neurons. These processes are modulated by neurotrophic factors, such as BDNF and VEGF, involve signaling pathways such as the PI3K/Akt and Ras/Raf/MEK/ERK pathways, in addition to the modulation of glutamatergic excitatory transmission. Purinergic signaling plays an important role in neurodegeneration, neuroprotection, neuroregeneration and neurogenesis. Guanosine (GUO) is the endogenous purinergic nucleoside derived from guanine with neuroprotective and neurotrophic effects. We demonstrated that chronic treatment with GUO at a dose of 8 mg/kg, i.p., for 25 consecutive days in C57BL/6 mice promotes the proliferation of neuroprogenitor cells in the subventricular zone and in the dentate gyrus of the hippocampal formation, in addition to increasing the number of neurons in this region. This study aimed to identify, in the dose and time of administration that GUO promoted neurogenesis, changes in the levels of proteins related to synaptogenesis and neurogenesis, in addition to the levels of neurotrophic factors and in the signaling and transmission pathways required for hippocampal neuroplasticity. Treatment with GUO (8 mg/kg, i.p., for 25 days) in C57BL/6 mice does not alter the hippocampal immunocontent of neuroplasticity-related proteins (PSD-95, SNAP-25, Synaptophysin), neurotrophic factors, such as BDNF and VEGF and does not alter the proteins involved in signaling pathways related to neuroplasticity, such as Akt and the phosphorylated forms of p70S6k and ERK1 / 2. However, GUO decreased the immunocontent of the A2A adenosine receptor and the glial glutamate transporter GLT-1, in addition to increasing the immunocontent of the GluN1 subunit of the NMDA receptor. The protective effect of GUO on glutamatergic excitotoxicity is widely studied. In an ex vivo evaluation, we found that treatment with GUO does not alter the effects of glutamate on metabolism (extracellular lactate levels). However, GUO prevents the reduction of cell viability in hippocampal slices subjected to glutamate excitotoxicity in vitro. These results demonstrate that guanosine modulates the purinergic and glutamatergic systems, confirms its neuroprotective effect and suggests a possible role in synaptogenesis