Administração intranasal do fator neurotrófico de dopamina cerebral (CDNF) como estratégia terapêutica na doença de Parkinson

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2019.A doença de Parkinson (DP) caracteriza-se pela degeneração progressiva de neurônios da substância negra (SN) e o surgimento de sintomas motores clássicos oriundos da redução nos conteúdos de dopamina no estriado. Os tratamentos atualmente disponíveis para a DP são satisfatórios para o manejo sintomático; contudo, importantes efeitos adversos tendem a surgir com a cronicidade do tratamento e a eficácia tende a diminuir à medida que a perda neuronal progride. De maneira que o grande desafio da DP, refere-se ao desenvolvimento de uma terapia capaz de retardar ou interromper a progressão da doença. Fatores neurotróficos (NTFs) são proteínas endógenas conhecidas por promover a manutenção e sobrevivência de neurônios, protegendo-os de toxinas e lesões. Devido às suas propriedades neuroprotetoras e neurorestauradoras, a capacidade terapêutica dos NTFs tem sido testada em várias doenças neurodegenerativas. No âmbito da DP, o potencial de dois principais NTFs, o fator neurotrófico derivado da linhagem de células gliais (GDNF) e a neurturina (NRTN), vem sendo amplamente explorado. E, muito embora exista uma enormidade de resultados favoráveis in vitro e em modelos in vivo da doença, ensaios clínicos usando tais NTFs não têm demonstrado um benefício terapêutico claro. Baseando-se no cenário experimental, é possível identificar uma série de possíveis explicações para a falta de sucesso da translação ao cenário clínico; dentre as quais, enfatiza-se: a biodisponibilidade do agente trófico no tecido alvo como um dos grandes desafios no status de desenvolvimento das terapias baseadas em NTFs. Recentemente, uma diferente proteína pôde ser adicionada à lista dos NTFs em ensaios clínicos na DP: o fator neurotrófico de dopamina cerebral (CDNF). O CDNF é um dos integrantes de uma família de NTFs não convencionais, que são estruturalmente e mecanisticamente distintos de outros NTFs. Desde sua descoberta, o CDNF tem renovado as expectativas a respeito das terapias baseadas em NTFs para a DP, ainda que seu efeito sobre o estágio avançado da doença permaneça controverso. Assim, o intuito principal do presente trabalho foi avaliar o possível efeito neurorestaurador do CDNF quando administrado pela via intranasal (i.n.) em um modelo animal que reflete o estágio avançado da DP e sua associação com a terapia padrão-ouro atual. Para isso, um extenso estudo comportamental foi realizado a fim de avaliar a função motora e não motora dos animais; anterior à análise dos níveis cerebrais do CDNF e do nível de lesão dopaminérgica induzida pela 6-OHDA. O CDNF i.n. foi capaz de atenuar e/ou reverter a disfunção motora quando avaliado no teste do rotarod, teste do cilindro, testes de equilíbrio em barra horizontal, teste do adesivo, teste do campo aberto, teste de descida em barra vertical, teste da caminhada em escada horizontal e teste da pegada. Além de demonstrar efeitos positivos sobre a memória avaliada através teste do labirinto em Y e do comportamento anedônico avaliado no teste de borrifada com sacarose em animais lesionados unilateralmente com a 6-OHDA. A administração do CDNF i.n. demonstrou ser uma abordagem segura, segundo os indicadores de peso corporal dos animais e índice de sobrevivência. O CDNF i.n. reduziu significativamente a neurodegeneração dopaminérgica na SN de animais lesionados com a 6-OHDA, observada 8 meses após a administração do NTF por via i.n. Além disso, a administração i.n. crônica do CDNF associado ao tratamento padrão com a L-DOPA, demonstrou um potencial sinérgico sobre danos da função motora induzidos pela lesão com a 6-OHDA. Por fim, foi demonstrado que os níveis do CDNF no estriado de animais idosos encontra-se reduzido, enquanto a lesão dopaminérgica parece inerte às concentrações do NTF à nível estriatal. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a estratégia de utilização da via i.n., confere à terapia baseada no uso de NTFs, um meio eficaz e não invasivo para a entrega do suprimento trófico. Em especial, a conjuntura à qual foi testado o CDNF por via i.n. torna ainda mais relevante os efeitos observados com o método de entrega do NTF. Seu potencial em reverter prejuízos motores, cognitivos, de emocionalidade e a possibilidade de associação com a L-DOPA em um modelo que se relaciona às fases avançadas da DP, difere das estratégias até então utilizadas na pesquisa com o CDNF. Todos esses aspectos somados tornam o trabalho singular e repleto de perspectivas positivas para o campo de NTFs na DP.Abstract: Parkinson?s disease (PD) is characterized by the progressive degeneration of substantia nigra?s neurons (SN) and the onset of classic motor symptoms due to the reduction in striatal dopamine content. The current treatments are satisfactory for symptomatic management; however, significant adverse effects tend to appear with the treatment chronicity, and efficacy tends to diminish as neuronal loss progresses. Thus, the great challenge of PD refers to the development of a therapy capable of interfering the progression of the disease. Neurotrophic factors (NTFs) are endogenous proteins known to promote the maintenance and survival of neurons, protecting them against toxins and injuries. The therapeutic capacity of NTFs has been tested in several neurodegenerative diseases due to their neuroprotective and neurorestorative properties. Two main NTFs have been extensively explored in the PD, glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and neurturin (NRTN). Moreover, even though there are countless favorable results in vitro and in vivo models of the disease, clinical trials using such NTFs have not shown a clear therapeutic benefit. It is possible to identify many explanations for the lack of success in translation to the clinic based on the experimental context, among which, the bioavailability of the trophic agent in the target tissue as one of the major challenges in the developmental status of NTF-based therapies. Recently, a different protein had been added to the list of NTFs in PD clinical trials: the cerebral dopamine neurotrophic factor (CDNF). CDNF is a member of an unconventional NTFs family, structurally and mechanistically distinct from other NTFs. Since its discovery, CDNF has renewed expectations about NTF-based therapies for PD, although its effect on the advanced stage of the disease remains controversial. Thereby, the main purpose of the present study was to evaluate the possible neurorestorative effect of CDNF when administered intranasally (i.n.) in an animal model that reflects the advanced stage of PD and its association with current gold-standard therapy. For this, an extensive behavioral study was performed to evaluate the motor and nonmotor function of the animals; preceded by analysis of CDNF brain?s levels and 6-OHDA-induced dopaminergic lesion level. CDNF i.n. was able to attenuate and/or reverse motor dysfunction when assessed in rotarod test, cylinder test, beam balance test, adhesive test, open field test, pole test, ladder rung walking test and footprint test. Moreover, the treatment presented positive effects on memory, evaluated in the Y-maze test, and on anhedonic behavior, evaluated in the splash test, in unilaterally injured animals with 6-OHDA. I.n. CDNF administration proved to be a safe approach, according to the indicators of animal body weight and survival rate. CDNF i.n. significantly reduced dopaminergic neurodegeneration in SN from 6-OHDA-injured animals observed 8 months after i.n. In addition, the i.n. CDNF associated with standard treatment, L-DOPA, demonstrated a synergistic potential over motor function induced by injury with 6-OHDA. Finally, striatal CDNF levels in aged animals have been shown to be reduced, while dopaminergic injury appears inert to striatal NTF concentrations. Taken together, these results suggest that the strategy of using the i.n. pathway gives NTFs-based therapy an effective and non-invasive means for trophic supply delivery. In particular, the conjecture at which i.n. CDNF was tested makes even more relevant the effects observed with the NTF delivery method. Its potential to reverse motor, cognitive, emotional impairments and the possibility of association with L-DOPA in a model that mimics the advanced stages of PD differs from previously strategies used in researches with CDNF. All these aspects, taken together, make the study unique and full of positive perspectives for the field of NTFs in PD