Location of Repository

Efeito antidepressivo e neuroprotetor da creatina

By Maurício Peña Cunha

Abstract

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2013.A creatina modula a bioenergética celular e apresenta efeito antiexcitotóxico, antioxidante e apresenta propriedades neuroprotetora e antidepressiva, no entanto, os mecanismos intracelulares responsáveis por esses efeitos ainda não estão bem estabelecidos. No primeiro captítulo desta tese foi analisado o efeito da administração de creatina (p.o.) em camundongos no teste de suspensão pela cauda (TSC), um teste preditivo de atividade antidepressiva. Além disso, foi avaliado o envolvimento dos sistemas de neurotransmissão dopaminérgico, serotonérgico, noradrenérgico, glutamatérgico, bem como as vias de sinalização intracelular mediadas por L-arginina/óxido nítrico (ON), proteína cinase A (PKA), proteína cinase C (PKC), cinase da cinase ativada por mitógenos (MEK)/cinase ativada por estímulos extracelulares (ERK) 1/2, cinase dependente de Ca2+/calmodulina (CaMK-2), fosfatidilinositol 3 cinase (PI3K)/proteína cinase B (AKT), glicogênio sintase cinase 3ß (GSK-3ß), proteína alvo da rapamicina em mamíferos (mTOR) e hemeoxigenase-1 (HO-1) implicadas no efeito antidepressivo da creatina no TSC. A administração de creatina (0,1-1000 mg/kg) reduziu o tempo de imobilidade em camundongos submetidos ao TSC, sem alterar a atividade locomotora. O efeito anti-imobilidade promovido pela administração de creatina no TSC foi bloqueado pelo pré-tratamento dos camundongos com ?-clorofenilalanina metil éster (PCPA; 100 mg/kg, i.p., por 4 dias consecutivos, inibidor da síntese de serotonina (5-HT)), a-metil-?-tirosina (AMPT; 100 mg/kg, i.p., inibidor da enzima tirosina hidroxilase), haloperidol (0,2 mg/kg, i.p., antagonista não seletivo de receptores dopaminérgicos), SCH23390 (0,05 mg/kg, s.c., antagonista de receptores dopaminérgicos D1), sulpirida (50 mg/kg, i.p., antagonista de receptores dopaminérgicos D2), prazosina (1 mg/kg, i.p., antagonista de receptores a1-adrenérgicos), N-metil-D-aspartato (NMDA) (0,1 pmol/sítio, i.c.v.), D-serina (30 µg/sítio, i.c.v., agonista do sítio da glicina do receptor NMDA), arcaína (1 mg/kg, i.p., antagonista do sítio das poliaminas dos receptores NMDA), L-arginina (750 mg/kg, i.p., precursor de ON), SNAP (25 µg/site, i.c.v, doador de ON), 7-nitroindazol (25 mg/kg, i.p., inibidor da enzima óxido nítrico sintase neuronal), H-89 (1 µg/sítio, i.c.v., inibidor de PKA), KN-62 (1 µg/sítio, i.c.v., inibidor de CaMK-2), queleritrina (1 µg/site, i.c.v., inibidor de PKC), U0126 (5 µg/sítio, i.c.v., inibidor de MEK1/2), PD09058 (5 µg/sítio, inibidor da MEK1/2), LY294002 (10 nmol/sítio, i.c.v., inibidor de PI3K), wortmanina (0,1 µg/sítio, inibidor de PI3K), rapamicina (0,2 nmol/sítio, i.c.v., inibidor de mTOR), protoporfirina de zinco (10 µg/sítio, i.c.v., inibidor da enzima heme oxigenase-1). Alémdisso, creatina (0,01 mg/kg, dose sub-efetiva) em combinação com doses sub-efetivas de SKF38393 (0,1 mg/kg, s.c., agonista de receptores dopaminérgicos D1), apomorfina (0,5 mg/kg, ip, agonista preferencial de receptores dopaminérgicos D2), fenilefrina (0,4 µg/sítio, i.c.v., agonista de receptores a1-adrenérgico), WAY100635 (0,1 mg/kg, s.c., antagonista seletivo de receptores 5-HT1A), 8-OH-DPAT (0,1 mg/kg, i.p., agonista de receptores 5-HT1A), fluoxetina (5 mg/kg, p.o., antidepressivo inibidor da recaptação de serotonina (ISRS)), paroxetina (0,1 mg/kg, p.o., ISRS), citalopram (0,1mg/kg, p.o., ISRS), sertralina (3 mg/kg, p.o., ISRS), amitriptilina (1 mg/kg, p.o., antidepressivo tricíclico), imipramina (0,1 mg/kg, p.o., antidepressivo tricíclico), reboxetina (2 mg/kg, p.o., antidepressivo inibidor seletivo da recaptação de noradrenalina, ISRN), bupropiona (1 mg/kg, p.o., antidepressivo inibidor da recaptação de dopamina e noradrenalina), MK-801 (0,01 mg/kg, p.o., antagonista de receptores de NMDA), cetamina (0,1 mg/kg, i.p., antagonista de receptores NMDA), AR-A014418 (0,01 µg/sítio, i.c.v., inibidor seletivo da enzima GSK-3ß), cloreto de lítio (10 mg/kg, p.o., inibidor não seletivo da enzima GSK-3ß), protoporfirina de cobalto (0,01 µg/sítio, i.c.v., indutor da expressão de HO-1) reduziu o tempo de imobilidade no TSC, em comparação com qualquer um dos fármacos administrados isoladamente. Este conjunto de resultados sugere que o efeito antidepressivo da creatina no TSC seja mediado por uma ativação de receptores dopaminérgicos D1 e D2, bem como dos receptores 5-HT1A e a1-adrenérgico, e uma inativação de receptores glutamatérgicos NMDA, além de envolver a ativação de PKA, PKC, MEK1/2, PI3K/AKT, mTOR, HO-1 e uma inibição de GSK-3ß. Tendo em vista que existe uma grande comorbidade entre a depressão e a doença de Parkinson (DP), e sabendo que antidepressivos de distintas classes protegem da morte celular induzida por toxinas dopaminérgicas, como a 6-OHDA, o segundo capítulo desta tese investigou o efeito neuroprotetor da creatina frente a morte celular induzida pela toxina dopaminérgica 6-OHDA. Esta diminuiu a viabilidade de células de neuroblastoma humano SH-SY5Y, bem como de fatias de estriado cerebral de ratos. A creatina apresentou um efeito protetor contra a toxicidade induzida por 6-OHDA (10?5000 µM) em células SH-SY5Y e este efeito foi revertido por diferentes inibidores de cinases: LY294002 (10 µM), KN-93 (1 µM, inibidor de CaMK-2), H-89 (2 µM), PD98059 (10 µM) e queleritrina (0,1 µM). Além disso, 6-OHDA reduziu a fosforilação de GSK-3ß (Ser9) em células SH-SY5Y e a incubação com creatina reverteu este efeito. Ainda, 6-OHDA (50-300 µM) reduziu a viabilidade celular em fatias de estriado de ratos e creatina ou fosfocreatina (2,5-10 mM) reverteueste efeito. Ainda, verificamos que 6-OHDA aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio e induz uma diminuição na fosforilação de AKT (Ser473) e GSK-3ß (Ser9) em fatias de estriado de ratos, sendo que a creatina ou fosfocreatina (5 mM) reverteu este efeito. O inibidor da PI3K LY294002 (30 µM) reverteu o efeito da creatina e da fosfocreatina sobre a viabilidade celular e produção de espécies reativas de oxigênio em fatias de estriado expostas a 6-OHDA. Além disso, 6-OHDA diminuiu o imunoconteúdo de tirosina hidroxilase e creatina ou fosfocreatina reverteu este efeito. O efeito protetor de creatina ou fosfocreatina na modulação do imunoconteúdo de tirosina hidroxilase em fatias de estriado de ratos expostas a 6-OHDA parece ser dependente da ativação da via de sinalização intracelular PI3K/AKT, uma vez que LY294002 (30 µM) reverteu este efeito. Este segundo conjunto de resultados sugere que a creatina apresenta efeito neuroprotetor frente à morte celular induzida por 6-OHDA e este efeito parece ser devido a propriedades antioxidantes e ativação das vias de sinalização intracelular mediadas por PKA, PKC, MEK1/2, PI3K/AKT e uma inibição de GSK-3ß. Esta tese sugere que a creatina pode ser uma nova alternativa terapêutica para o tratamento da depressão e da DP. <br>Abstract : Creatine modulates cellular bioenergetics and presents antiexcitotoxic, antioxidant, neuroprotective and antidepressant properties; however, the intracellular mechanisms responsible for these effects are not well established. In the first chapter of this thesis, the effect of creatine administration (p.o.) in the mouse tail suspension test (TST), a test predictive of antidepressant activity, was investigated. In addition, the possible involvement of neurotransmission systems (dopaminergic, serotonergic, noradrenergic and glutamatergic), and the intracellular signaling pathways mediated by L-arginine/nitric oxide (NO), protein kinase A (PKA), protein kinase C (PKC), mitogen-activated protein kinase kinase 1/2 (MEK 1/2)/ extracellular-signal-regulated kinase 1/2 (ERK 1/2), Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase-2 (CaMK-2), phosphatidylinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT), glycogen synthase kinase-3ß (GSK-3ß), mammalian target of rapamycin (mTOR) and heme oxygenase-1 (HO-1) in the antidepressant-like effect of creatine in the TST was evaluated. The administration of creatine (0.1-1000 mg/kg) reduced the immobility time in mice submitted to the TST, without changing locomotor activity. The anti-immobility effect of creatine in the TST was blocked by pretreatment of mice with p-chlorophenylalanine methyl ester (PCPA; 100 mg/kg, i.p., for 4 consecutive days, inhibitor of serotonin (5-HT) synthesis), a-methyl-p-tyrosine (AMPT, 100 mg/kg, i.p., inhibitor of tyrosine hydroxylase), haloperidol (0.2 mg/kg, i.p., non-selective dopamine receptor antagonist), SCH23390 (0.05 mg/kg, s.c., dopamine D1 receptor antagonist), sulpiride (50 mg/kg, i.p., dopamine D2 receptor antagonist), prazosin (1 mg/kg, i.p., a1-adrenoceptor antagonist), NMDA (0.1 pmol/site, i.c.v.), D-serine (30 µg/site, i.c.v., agonist of the glycine site of the NMDA receptor), arcaine (1 mg/kg, i.p., antagonist of the polyamine site of the NMDA receptor), L- arginine (750 mg/kg, i.p., a precursor of nitric oxide, NO), SNAP (25 µg/site, i.c.v., NO donor), 7-nitroindazole (25 mg/kg, i.p., inhibitor of neuronal nitric oxide synthase), H-89 (1 µg/site, i.c.v., PKA inhibitor), KN-62 (1 µg/site, i.c.v., CaMK-2 inhibitor), chelerythrine (1 µg/site, i.c.v., PKC inhibitor), U0126 (5 µg/site, i.c.v., MEK1/2 inhibitor), PD09058 (5 µg/site, MEK1/2 inhibitor), LY294002 (10 nmol/site, i.c.v., PI3K inhibitor), wortmannin (0.1 µg/site, PI3K inhibitor), rapamycin (0.2 nmol/site, i.c.v., mTOR inhibitor), zinc protoporphyrin (10 µg/site, i.c.v., HO-1 inhibitor). Furthermore, creatine (0.01 mg/kg, sub-effective dose) in combination with sub-effective doses of SKF38393 (0.1 mg/kg s.c., dopamine D1 receptor agonist), apomorphine(0.5 mg/kg, i.p., preferential agonist of dopamine D2 receptor), phenylephrine (0.4 mg/site, i.c.v., a1-adrenoceptor agonist), WAY100635 (0.1 mg/kg, s.c., a selective 5-HT1A receptor antagonist) 8-OH-DPAT (0.1 mg/kg, i.p., a selective 5-HT1A receptor agonist), fluoxetine (5mg/kg, p.o., selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI)), paroxetine (0.1 mg/kg, p.o., SSRI), citalopram (0.1 mg/kg, p.o., SSRI), sertraline (3 mg/kg, p.o., SSRI), amitriptyline (1 mg/kg p.o., tricyclic antidepressant), imipramine (0.1 mg/kg, p.o., tricyclic antidepressant), reboxetine (2 mg/kg, p.o., selective noradrenaline reuptake inhibitor), bupropion (1 mg/kg, p.o., dopamine and noradrenaline reuptake inhibitor), MK-801 (0.01 mg/kg, p.o., NMDA receptor antagonist) ketamine (0.1 mg/kg, i.p., NMDA receptor antagonist), AR-A014418 (0.01/site, i.c.v., GSK-3ß inhibitor), lithium chloride (10 mg/kg, p.o., non-selective GSK-3ß inhibitor), cobalt protoporphyrin (0.01 µg/site, i.c.v., inducer of HO-1 expression) decreased the immobility time in the TST as compared to either drug administered alone. This set of results suggest that the antidepressant-like effect of creatine in the TST is mediated by the activation of dopamine D1 and D2 receptors, 5-HT1A receptors, and a1-adrenoceptors as well as an inactivation of NMDA receptors. Moreover, this set of results also indicates that activation of PKA, PKC, MEK1/2, PI3K/AKT, mTOR, HO-1 and inhibition of GSK-3ß are involved in the antidepressant-like effect of creatine in the TST. Considering: i) the high depression and Parkinson's disease comorbidity; ii) antidepressants of different classes protect the cell death induced by dopaminergic toxins, such as 6-OHDA, the second chapter of this thesis also evaluated the neuroprotective effect of creatine against cell death induced by the dopaminergic toxin 6-OHDA. We demonstrated that 6-OHDA decreased the cell viability of human neuroblastoma cells SH-SY5Y, as well as rat striatal slices. Creatine protected against the toxicity induced by 6-OHDA (10-5000 mM) in SH-SY5Y cells and this effect was reversed by different kinase inhibitors: LY294002 (10 µM), KN-93 (1 µM, CaMK-2 inhibitor), H-89 (2 µM), PD98059 (10 µM) and chelerythrine (0.1 µM). Furthermore, 6-OHDA reduced phosphorylation of GSK-3ß (Ser9) in SH-SY5Y cells and creatine (10 µM) reversed this effect. Also, 6-OHDA (50-300 µM) reduced cell viability and increased the production of reactive oxygen species in rat striatal slices and creatine or phosphocreatine (2.5-10 mM) reversed this effect. We also find that 6-OHDA decreased the phosphorylation of AKT (Ser473) and GSK-3ß (Ser9) in rat striatal slices and creatine or phosphocreatine reversed this effect. The PI3K inhibitor LY294002 (30 mM) reversed the protective effect of creatine or phosphocreatine against cell viability and production of reactive oxygenspecies in striatal slices exposed to 6-OHDA. Furthermore, 6-OHDA decreased the tyrosine hydroxylase immunocontent and phosphocreatine or creatine reversed this effect. The effect of creatine or phosphocreatine on the modulation of tyrosine hydroxylase immunocontent in rat striatal slices exposed to 6-OHDA could be dependent on the activation of the intracellular signaling pathway mediated by PI3K/AKT, since LY294002 (30 mM) reversed this effect. This second set of data suggests that creatine has neuroprotective effect against cell death induced by 6-OHDA and this effect could be due to the antioxidant properties and activation of intracellular signaling pathways mediated by PKA, PKC, MEK1/2, PI3K/AKT and an inhibition of GSK-3ß. This thesis suggests that creatine may be a novel therapeutic alternative for the treatment of depression and Parkinson's disease

Topics: Neurociências, Creatina-quinase, Depressão, Agentes Neuroprotetores, Antidepressivos, Acido glutamico
Year: 2013
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.RI_UFSC:oai:repositorio.ufsc.br:123456789/107086
Download PDF:
Sorry, we are unable to provide the full text but you may find it at the following location(s):
  • http://www.rcaap.pt/detail.jsp... (external link)
  • Suggested articles


    To submit an update or takedown request for this paper, please submit an Update/Correction/Removal Request.