MECANISMOS BIOQUÍMICOS E MOLECULARES ENVOLVIDOS EM EFEITOS COMPORTAMENTAIS INDUZIDOS POR RESERPINA EM RATOS E C. elegans COM ÊNFASE EM PARÂMETROS OXIDATIVOS E DOPAMINÉRGICOS

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul

Animal models as reserpine are helpful to understand the pathophysiology of several diseases with involuntary movements, as Parkinson s disease (PD), and to search efficient treatments. The present study tested the effects of reserpine on behavioral alterations induced by reserpine in rats and worms, with emphasis in oxidative and dopaminergic parameters, and the effect of the antioxidant gallic acid (GA) in reserpine-exposed rats. As result, reserpine (1mg/Kg, sc, for 3 consecutive days) increased the frequency of vacuous chewing movements (VCMs) in rats in relation to controls, and maintained this increase for at least 3 days after reserpine withdrawal. Treatment with GA (4.5, 13.5 or 40.5 mg/kg/day, po) for 3 days reverted reserpine-induced increase in VCMs, showing protective effect. Neither reserpine nor GA changed oxidative parameters (TBARS and DCFH-DA oxidation), antioxidant levels (proteic and non-proteic thiol) and the activity of Na+,K+-ATPase (total and α-subunit) in striatum and cortex. Afterward, studies were performed with Caenorhanditis elegans due its several advantages in studies of neurodegeneration and of drugs mechanism of action. L1-larval stage C. elegans were exposed to reserpine (30 ou 60 μM) for different times. Reserpine decreased the survival, development, food intake, locomotor rate on food and dopamine (DA) levels in worms and it had effect on egg laying and defecation cycles. Morphological evaluations of dopaminergic cephalic (CEP) neurons in BY200 worms (with GFP coupled to dat-1 gene) reveled neurodegeneration by: 1) decreased fluorescence intensity, 2) decreased the number of intact neurons, and 3) increased the number of shrunken somas per worm. These effects were unrelated to reserpine s effect on dat-1 gene expression. Interestingly, the reserpine effects on locomotor rate, dopaminergic CEP neurons morphology and dat-1 gene expression were reverted after reserpine withdrawal. Furthermore, reserpine decreased the survival of vesicular monoamine transporter (VMAT) and dat-1 loss-of-function mutant worms, but no of tyrosine hydroxylase (TH, cat-2) and dopaminergic receptors (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) loss-of-function mutants in relation to wild-type N2 worms. Reserpine also decreased the survival of worms pre-exposed to DA; and it activated SKN-1 detoxification pathway. Moreover, no differences were found in DAT and TH immunoreactivity in striatum of rats treated with reserpine and/or GA. The GA protective effects against reserpine-induced VCMs in rats are probably not related to its antioxidant and antiapoptotic properties or monoamine oxidase (MAO) inhibition. As conclusion, the reserpine decreases DA levels though action on VMAT, and it induces neurotoxicity/neurodegeneration due probably an increase on extracellular DA contents resulted from changes on DAT function. More studies evaluating the reserpine effect on DAT and the GA mechanism of protection are necessary.

Modelos animais como o da reserpina auxiliam no entendimento da fisiopatologia de diversas doenças que se manifestam por movimentos involuntários, como a doença de Parkinson (DP), e na busca por formas de tratamento. O presente trabalho avaliou mecanismos envolvidos na indução de alterações comportamentais induzidas por reserpina em ratos e vermes com ênfase em parâmetros oxidativos e dopaminérgicos, e a ação do antioxidante ácido gálico (AG) em ratos tratados com reserpina. Como resultado, a reserpina (1mg/Kg, sc, por 3 dias consecutivos) aumentou a frequência de movimentos de mascar no vazio (MMVs) em ratos em relação ao controle, e manteve esse aumento por pelo menos 3 dias após o término das administrações da reserpina. O tratamento com AG (4,5 ou 13,5 ou 40,5 mg/kg/day, vo) por 3 dias reverteu esse aumento dos MMVs, mostrando efeito protetor. Nem reserpina nem o AG alteraram os parâmetros avaliados de dano oxidativo (TBARS e oxidação da DCFH-DA), de antioxidantes (tiol protéico e não protéico) e a atividade da Na+,K+-ATPase (total e α-subunidade) no estriado e córtex cerebral. Estudos posteriores foram realizados em Caenorhanditis elegans devido as diversas vantagens oferecidas por esse modelo animal em estudos de neurodegeneração e de investigação do mecanismo de ação de drogas. C. elegans em estágio larval L1 foram expostos a reserpina (30 ou 60 μM) por diferentes tempos. A reserpina reduziu a sobrevivência, o desenvolvimento, a ingestão de alimento, a atividade locomotora na comida e as concentrações de dopamina (DA) nos vermes, e afetou a postura de ovos e tempo entre defecações. Análise da morfologia dos neurônios dopaminérgicos cefálicos (CEP) de vermes BY200 (com GFP acoplado ao gene dat-1) indicam neurodegeneração por: 1) redução da intensidade da fluorescência, 2) redução do número de neurônios intactos e 3) aumento do número de somas atrofiados por verme em relação ao controle. Esses efeitos não estão relacionados a efeitos da reserpina na expressão do gene dat-1. Interessantemente, os efeitos da reserpina na atividade locomotora, na morfologia dos neurônios CEP e na expressão do gene dat-1 foram revertidos após a retirada dos vermes da exposição a reserpina. Em adição, a reserpina reduziu a sobrevivência de vermes deficientes do transportador vesicular de monoaminas (TVMs, cat-1) e do transportador de DA (DAT, dat-1), mas não alterou a sobrevivência de deficientes da tirosina hidroxilase (TH, cat-2) e dos receptores dopaminérgicos (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) em relação aos vermes selvagens N2. A reserpina também reduziu a sobrevivência de vermes N2 pré-expostos a DA, e ativou a via de detoxificação SKN-1 dos vermes. Alterações na imunoreatividade ao DAT e a TH no estriado de ratos tratados com reserpina e/ou AG não foram encontradas. O efeito protetor do AG nos MMVs induzidos por reserpina em ratos parece não envolver sua atividade antioxidante, antiapoptótica ou na monoaminoxidase (MAO). Como conclusão, a reserpina age no TVMs causando depleção de DA, e causa neurotoxicidade/neurodegeneração dopaminérgica devido provavelmente a um acúmulo de DA no espaço sináptico resultande de uma interferência no funcionamento do DAT. Mais estudos avaliando a ação da reserpina no DAT e o mecanismo de proteção do AG são necessários.