Efeitos do sulfito e do tiossulfato sobre a neurotransmissão glutamatérgica e a homeostase redox em córtex cerebral de ratos

A sulfito oxidase (SO) é uma enzima que catalisa a última reação na rota de degradação de aminoácidos sulfurados, a oxidação de sulfito a sulfato. A deficiência da SO é um erro inato do metabolismo que pode ser causado tanto pela deficiência isolada da enzima como por defeitos na síntese do seu cofator molibdênio, cuja principal característica bioquímica é o acúmulo tecidual e a excreção urinária aumentada de sulfito, tiossulfato e S-sulfocisteína. Os pacientes acometidos pela doença têm sintomatologia predominantemente neurológica, e exames de imagem evidenciam encefalomalácia cística, atrofia cerebral e edema, perda neuronal e astrogliose, os quais se concentram na região cortical. Pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos nos danos encontrados na deficiência da SO, porém dados apontam para uma ação tóxica dos metabólitos acumulados. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi o de investigar os efeitos in vitro do sulfito e do tiossulfato sobre a neurotransmissão glutamatérgica e parâmetros de estresse oxidativo em fatias de córtex cerebral de ratos. As fatias foram expostas ao sulfito ou tiossulfato (10 – 500 μM) durante 1 ou 3 h para a realização dos experimentos, nos quais medimos a captação de glutamato dependente de sódio, a atividade da enzima glutamina sintetase, os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), o conteúdo de glutationa (GSH) e de sulfidrilas, a formação de carbonilas e as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR), glutationa S-transferase (GST) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH). Também avaliamos a viabilidade celular através dos testes liberação da lactato desidrogenase e a redução do MTT. Foi observado que o sulfito diminui a captação de glutamato e que o tiossulfato diminui a atividade da glutamina sintetase. Uma tendência quase significativa de que o sulfito diminui a atividade da glutamina sintetase também foi verificada. Quanto à homeostase redox, verificamos que o sulfito, na concentração de 10 μM, aumentou os níveis de TBA-RS e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar a formação de carbonilas. Já o tiossulfato não teve nenhum efeito significativo sobre esses parâmetros. Ainda verificamos que 500 μM de sulfito aumentaram o conteúdo de grupamentos sulfidril em córtex cerebral de ratos e o conteúdo de GSH em um meio sem amostra biológica, o que pode ser explicado pela capacidade do sulfito em reduzir pontes dissulfeto a grupos sulfidril. Ao medir as atividades das enzimas antioxidantes GPx, GR, GST e G6PDH, não houve diferença com qualquer dos metabólitos durante 1 h de incubação, porém, ao realizarmos os mesmos experimentos com amostras incubadas por 3 h com sulfito, observamos inibição das atividades da GPx, da GST e da G6PDH. Finalmente, observamos que o sulfito não alterou a redução do MTT e a liberação de lactato desidrogenase, indicando que os resultados encontrados não são devidos à morte celular. Pode ser concluído que um prejuízo na neurotransmissão glutamatérgica e estresse oxidativo causados pelos metabólitos acumulados na deficiência da SO estão envolvidos, pelo menos parcialmente, na disfunção neurológica observada nessa doença.Sulfite oxidase (SO) is the enzyme that catalyzes the oxidation of sulfite to sulfate, which is the last step in the pathway of degradation of sulfur-containing amino acids. SO deficiency is an inborn error of metabolism caused either by isolated deficiency in this enzyme, or by defects in the synthesis of its molybdenum cofactor. The main biochemical characteristic of this disorder is the tissue accumulation and high urinary excretion of sulfite, thiosulfate and cysteine-S-sulfate. Patients present predominantly neurological symptoms and brain abnormalities, such as cystic encephalomalacia, brain atrophy and swelling and neuronal loss, which prevail in the cortical region. Although available data point towards a toxic mechanism of the accumulating metabolites, little is known about the exact pathomechanisms exerted by these compounds. Therefore, our objective in this study was to investigate the in vitro effects of sulfite and thiosulfate on glutamatergic neurotransmission and oxidative stress parameters in rat cerebral cortex slices, a system with preserved integrity. Slices were exposed to sulfite or thiosulfate (10 – 500 μM) for 1 or 3 h. After the incubation, we measured sodium-dependent glutamate uptake, glutamine synthetase activity, thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS) levels, glutathione (GSH) and sulfhydryl content, carbonyl formation and the activities of the antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). Lactate dehydrogenase and MTT reduction were also evaluated. We verified that sulfite reduced the glutamate uptake and that thiosulfate inhibited glutamine synthetase activity. A pronounced trend toward glutamine synthetase inhibition caused by sulfite was also seen. Regarding redox homeostasis, 10 μM sulfite increased TBA-RS levels and decreased GSH concentrations, without altering protein carbonyl formation. Moreover, thiosulfate had no effect on these parameters. Five hundred micromolar sulfite also increased sulfhydryl content in rat cerebral cortex slices and increased GSH content in a medium devoid of biological samples, which can be explained by the fact that sulfite is able to directly reduce disulfide bonds to thiol groups. We further verified that sulfite did not alter the activities of the enzymes GPx, GR, GST and G6PDH when cortical slices were incubated in the presence of sulfite during 1 h. However, after an incubation of 3 h, sulfite decreased the activities of GPx, GST and G6PDH. Finally, sulfite did not change MTT reduction and lactate dehydrogenase release, suggesting that the effects observed were not due to cell death. Therefore, it is concluded that glutamatergic neurotransmission impairment and oxidative stress induced by the accumulating metabolites in SO deficiency may contribute to the neurological dysfunction observed in this disorder

Estudo dos mecanismos fisiopatológicos da hiperglicinemia não cetótica em cérebro de ratos

Hiperglicinemia não cetótica (HNC) é um erro inato do catabolismo da glicina caracterizado por convulsões, disgenesia do corpo caloso e atrofia cortical, porém o papel da glicina, um co-agonista do receptor N-metil-D-aspartato (NMDA), nos mecanismos desses achados clínicos ainda não está claro. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar possíveis alterações bioquímicas e celulares causadas pela glicina. Inicialmente, avaliamos os efeitos ex vivo de uma injeção intracerebroventricular de glicina sobre parâmetros de defesas antioxidantes e dano oxidativo em estriado, hipocampo e córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida eutanasiados 30 min após a administração. A glicina aumentou a atividade da superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e glicose-6-fosfato desidrogenase em estriado, sem provocar dano oxidativo. Em experimentos in vitro, observaram-se aumento de níveis de malondialdeído e diminuição nas concentrações de glutationa reduzida (GSH) em estriado em um curto período de incubação, implicando que o aumento das defesas antioxidantes enzimáticas ex vivo ocorre em resposta a um dano oxidativo rápido. Em hipocampo, houve diminuição nas concentrações de GSH, no conteúdo total de glutationa e na razão GSH/GSSG. Não houve modificações em córtex cerebral. É possível que a heterogeneidade nos resultados seja devido a diferenças na composição de subunidades do receptor NMDA nas regiões cerebrais, conferindo-as susceptibilidade diferencial ao dano. Também se testou o efeito do bezafibrato, o qual atenuou o aumento da atividade da GPx e preveniu os aumentos de SOD e GR, sugerindo que a indução de biogênese mitocondrial causada pelo bezafibrato preveniu a produção de espécies reativas em primeiro lugar, e, assim, não houve a regulação positiva das enzimas antioxidantes. Estudamos também os efeitos da injeção de glicina sobre parâmetros celulares e teciduais em animais neonatos eutanasiados 14 dias após a administração. Houve diminuição na marcação da proteína básica da mielina (MBP) e da glicoproteína associada à mielina (MAG), envolvidas na estrutura da mielina, em estriado e corpo caloso. Esse efeito foi possivelmente causado por redução do número de oligodendrócitos, já que observamos diminuição de NG2 em estriado, marcador de precursores de oligodendrócitos. A glicina também diminuiu o conteúdo de NeuN e aumentou a da proteína ácida fibrilar glial (GFAP) no estriado, sem alterações em córtex cerebral. Por outro lado, o conteúdo de NR1, a subunidade com sítio de ligação para glicina no receptor NMDA, estava diminuída em ambas as estruturas cerebrais, provavelmente por causa de feedback negativo da glicina. A gliose estriatal foi acompanhada por aumento no conteúdo do transportador de glutamato e aspartato GLAST, porém não observamos alteração na captação de [3H]glutamato nos tecidos, indicando que o aumento de proteínas astrocitárias não foi acompanhado de melhora de função dessa célula. Além disso, avaliamos a translocação do fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2) e do co-ativador de receptor ativado por proliferadores de peroxissomos alfa (PGC1α) e o conteúdo do fator de transcrição mitocondrial A (TFAM) 5 dias após a injeção de glicina em ratos neonatos. A glicina diminuiu o conteúdo citosólico do Nrf2 em córtex cerebral e o conteúdo nuclear de Nrf2 em estriado, indicando dano à resposta antioxidante dos tecidos. Ainda encontramos aumento da translocação do PGC1α em córtex cerebral e diminuição do conteúdo citosólico de TFAM. No estriado não houve alterações nos conteúdos de PGC1α e TFAM. Nossos resultados mostram prejuízos em vias de sinalização importantes para homeostase energética e redox celular, representando possíveis mecanismos envolvidos no dano cerebral da HNC.Non ketotic hyperglycinemia (NKH) is an inborn error of glycine catabolism characterized by seizures, disgenesis of the corpus callosum and cortical atrophy, but the involvement of glycine, an N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor co-agonist, in the mechanisms of these clinical findings is not completely understood yet. Therefore, the aim of this work was to investigate potential biochemical and cellular alterations caused by glycine. We initially investigated the ex vivo effects of an intracerebroventricular injection of glycine on parameters of antioxidant defenses and oxidative damage in striatum, hippocampus and cerebral cortex of 30-day-old rats euthanized 30 min after glycine administration. Glycine increased the activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), and glucose-6-phosphate dehydrogenase in striatum, without causing oxidative damage. We also performed in vitro experiments where we observed increased levels of malondialdehyde and decreased concentrations of reduced glutathione (GSH) in striatum after a short incubation, implying that the increase in antioxidant defenses ex vivo occurs in response to early oxidative damage. In hippocampus, there was a decrease in GSH concentrations, total glutathione content and in the GSH/GSSG ratio. No alterations were found in cerebral cortex. It is possible that the heterogeneity of our results is due to distinct compositions in NMDA receptor subunit in the brain regions, conferring them differential susceptibility to damage. In this model, we also tested the effects of bezafibrate, which attenuated the increase in GPx activity and prevented the increase in SOD and GR activities, suggesting that the induction of mitochondrial biogenesis caused by bezafibrate prevented the production of reactive species in the first place, thus the upregulation of antioxidant enzymes did not occur. We also studied the effects of glycine on cellular and tissue parameters in neonatal rats euthanized 14 days after administration. There was a decrease in myelin basic protein (MBP) and myelin associated glycoprotein (MAG) staining, involved in myelin structure, in striatum and corpus callosum. This effect was likely caused by reduction in the number of oligodendrocytes, once we observed a decrease of NG2 in striatum, a marker of oligodendrocyte precursor. Glycine also decreased NeuN content and increased glial fibrillary acidic protein (GFAP) content in striatum, with no alterations in cerebral cortex. On the other hand, the immunocontent of NR1, the subunit that contains the glycine binding site in NMDAr, was decreased in both brain structures, probably due to negative feedback by glycine. The gliosis seen in striatum was accompanied by increased glutamate aspartate transporter GLAST content, but [3H]glutamate uptake was not modified by glycine in the tissues, indicating that the increase in astrocytic proteins was not followed by ameliorated cell function. Additionally, we evaluated the translocation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC1α) and the content of mitochondrial transcription factor A (TFAM) 5 days after a neonatal injection of glycine. We verified that glycine reduced Nrf2 cytosolic content in cerebral cortex and the nuclear content in striatum, indicating impairment in antioxidant response. Moreover, an increased translocation of PGC1α was found in cerebral cortex, where glycine decreased the cytosolic content of TFAM in cerebral cortex. There were no changes in the striatal content of PGC1α and TFAM. Our results demonstrate impairment in important cell redox and energy homeostasis pathways, which may represent possible mechanisms involved in the neurological damage of NKH

Myelin disruption, neuroinflammation, and oxidative stress induced by sulfite in the striatum of rats are mitigated by the pan-PPAR agonist bezafibrate

Sulfite predominantly accumulates in the brain of patients with isolated sulfite oxidase (ISOD) and molybdenum cofactor (MoCD) deficiencies. Patients present with severe neurological symptoms and basal ganglia alterations, the pathophysiology of which is not fully established. Therapies are ineffective. To elucidate the pathomechanisms of ISOD and MoCD, we investigated the effects of intrastriatal administration of sulfite on myelin structure, neuroinflammation, and oxidative stress in rat striatum. Sulfite administration decreased FluoromyelinTM and myelin basic protein staining, suggesting myelin abnormalities. Sulfite also increased the staining of NG2, a protein marker of oligodendrocyte progenitor cells. In line with this, sulfite also reduced the viability of MO3.13 cells, which express oligodendroglial markers. Furthermore, sulfite altered the expression of interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), interleukin-10 (IL-10), cyclooxygenase-2 (COX-2), inducible nitric oxide synthase (iNOS) and heme oxygenase-1 (HO-1), indicating neuroinflammation and redox homeostasis disturbances. Iba1 staining, another marker of neuroinflammation, was also increased by sulfite. These data suggest that myelin changes and neuroinflammation induced by sulfite contribute to the pathophysiology of ISOD and MoCD. Notably, post-treatment with bezafibrate (BEZ), a pan-PPAR agonist, mitigated alterations in myelin markers and Iba1 staining, and IL-1β, IL-6, iNOS and HO-1 expression in the striatum. MO3.13 cell viability decrease was further prevented. Moreover, pretreatment with BEZ also attenuated some effects. These findings show the modulation of PPAR as a potential opportunity for therapeutic intervention in these disorders

Physical Exercise During Pregnancy Prevents Cognitive Impairment Induced by Amyloid-ß in Adult Offspring Rats

Alzheimer’s disease (AD) is the main aging-associated neurodegenerative disorder and is characterized by mitochondrial dysfunction, oxidative stress, synaptic failure, and cognitive decline. It has been a challenge to find disease course-modifying treatments. However, several studies demonstrated that regular physical activity and exercise are capable of promoting brain health by improving the cognitive function. Maternal lifestyle, including regular exercise during pregnancy, has also been shown to influence fetal development and disease susceptibility in adulthood through fetal metabolism programming. Here, we investigated the potential neuroprotective role of regular maternal swimming, before and during pregnancy, against amyloid-β neurotoxicity in the adult offspring. Behavioral and neurochemical analyses were performed 14 days after male offspring received a single, bilateral, intracerebroventricular (icv) injection of amyloid-β oligomers (AβOs). AβOs-injected rats of the sedentary maternal group exhibited learning and memory deficits, along with reduced synaptophysin, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels, and alterations of mitochondrial function. Strikingly, the offspring of the sedentary maternal group had AβOs-induced behavioral alterations that were prevented by maternal exercise. This effect was accompanied by preventing the alteration of synaptophysin levels in the offspring of exercised dams. Additionally, offspring of the maternal exercise group exhibited an augmentation of functional mitochondria, as indicated by increases in mitochondrial mass and membrane potential, α-ketoglutarate dehydrogenase, and cytochrome c oxidase enzymes activities. Moreover, maternal exercise during pregnancy induced long-lasting modulation of fusion and fission proteins, Mfn1 and Drp1, respectively. Overall, our data demonstrates a potential protective effect of exercise during pregnancy against AβOs-induced neurotoxicity in the adult offspring brain, by mitigating the neurodegenerative process triggered by Alzheimer-associated AβOs through programming the brain metabolism.This study was supported by the Pró-Reitoria de Pesquisa/Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PROPESQ/UFRGS). CPK is a PhD Postgraduate student in Biological Sciences – Biochemistry receiving grants from the Brazilian agency Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). CM received grants from CNPq (Universal 442406/2014-2 and INCT 465671/2014-4)

Protective effects of diet containing rutin against trichlorfon-induced muscle bioenergetics disruption and impairment on fatty acid profile of silver catfish Rhamdia quelen

Trichlorfon is an organophosphate insecticide that is widely used on fish farms to control parasitic infections. It has been detected in freshwater ecosystems as well as in fishery products. There is a growing body of evidence to suggest that certain feed additives may reduce or prevent pesticide-induced toxicity in fish. The aim of the present study was to determine whether acute exposure to trichlorfon would alter bioenergetic homeostasis and alter fatty acid profiles in muscles of silver catfish (Rhamdia quelen). We also sought to determine whether rutin prevents or reduces these effects. Cytosolic and mitochondrial creatine kinase (CK) and activities of complexes II-III and IV in muscle were significantly inhibited by exposure to 11 mg/L trichlorfon for 48 h compared to effects in the unexposed group. Total content of polyunsaturated fatty acids (omega-3 and omega-6) were significantly lower in muscle of silver catfish exposed to 11 mg/L trichlorfon for 48 h than in the unexposed group. Addition of 3 mg rutin/kg feed increased CK activity and prevented inhibition of complex IV activity, as well as preventing all alterations of muscle fatty acid profiles elicited by exposure to trichlorfon. No significant differences were observed between groups with respect to muscle adenylate kinase or pyruvate kinase activities, as well as total content of saturated and monounsaturated fatty acids. Our findings suggest that exposure (48 h) to 11 mg trichlorfon/L water inhibits cytosolic and mitochondrial CK activity in muscle. Trichlorfon also affects activities of complexes II-III and IV in respiratory chain, with important consequences for adenosine triphosphate production. The pesticide alters fatty acid profiles in the fish and endangers human consumers of the product. The most important finding of the present study is that inclusion of rutin improves bioenergetic homeostasis and muscle fatty acid profiles, suggesting that it reduces trichlorfon-induced muscle damage

Estudo dos mecanismos fisiopatológicos da hiperglicinemia não cetótica em cérebro de ratos

Hiperglicinemia não cetótica (HNC) é um erro inato do catabolismo da glicina caracterizado por convulsões, disgenesia do corpo caloso e atrofia cortical, porém o papel da glicina, um co-agonista do receptor N-metil-D-aspartato (NMDA), nos mecanismos desses achados clínicos ainda não está claro. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar possíveis alterações bioquímicas e celulares causadas pela glicina. Inicialmente, avaliamos os efeitos ex vivo de uma injeção intracerebroventricular de glicina sobre parâmetros de defesas antioxidantes e dano oxidativo em estriado, hipocampo e córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida eutanasiados 30 min após a administração. A glicina aumentou a atividade da superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e glicose-6-fosfato desidrogenase em estriado, sem provocar dano oxidativo. Em experimentos in vitro, observaram-se aumento de níveis de malondialdeído e diminuição nas concentrações de glutationa reduzida (GSH) em estriado em um curto período de incubação, implicando que o aumento das defesas antioxidantes enzimáticas ex vivo ocorre em resposta a um dano oxidativo rápido. Em hipocampo, houve diminuição nas concentrações de GSH, no conteúdo total de glutationa e na razão GSH/GSSG. Não houve modificações em córtex cerebral. É possível que a heterogeneidade nos resultados seja devido a diferenças na composição de subunidades do receptor NMDA nas regiões cerebrais, conferindo-as susceptibilidade diferencial ao dano. Também se testou o efeito do bezafibrato, o qual atenuou o aumento da atividade da GPx e preveniu os aumentos de SOD e GR, sugerindo que a indução de biogênese mitocondrial causada pelo bezafibrato preveniu a produção de espécies reativas em primeiro lugar, e, assim, não houve a regulação positiva das enzimas antioxidantes. Estudamos também os efeitos da injeção de glicina sobre parâmetros celulares e teciduais em animais neonatos eutanasiados 14 dias após a administração. Houve diminuição na marcação da proteína básica da mielina (MBP) e da glicoproteína associada à mielina (MAG), envolvidas na estrutura da mielina, em estriado e corpo caloso. Esse efeito foi possivelmente causado por redução do número de oligodendrócitos, já que observamos diminuição de NG2 em estriado, marcador de precursores de oligodendrócitos. A glicina também diminuiu o conteúdo de NeuN e aumentou a da proteína ácida fibrilar glial (GFAP) no estriado, sem alterações em córtex cerebral. Por outro lado, o conteúdo de NR1, a subunidade com sítio de ligação para glicina no receptor NMDA, estava diminuída em ambas as estruturas cerebrais, provavelmente por causa de feedback negativo da glicina. A gliose estriatal foi acompanhada por aumento no conteúdo do transportador de glutamato e aspartato GLAST, porém não observamos alteração na captação de [3H]glutamato nos tecidos, indicando que o aumento de proteínas astrocitárias não foi acompanhado de melhora de função dessa célula. Além disso, avaliamos a translocação do fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2) e do co-ativador de receptor ativado por proliferadores de peroxissomos alfa (PGC1α) e o conteúdo do fator de transcrição mitocondrial A (TFAM) 5 dias após a injeção de glicina em ratos neonatos. A glicina diminuiu o conteúdo citosólico do Nrf2 em córtex cerebral e o conteúdo nuclear de Nrf2 em estriado, indicando dano à resposta antioxidante dos tecidos. Ainda encontramos aumento da translocação do PGC1α em córtex cerebral e diminuição do conteúdo citosólico de TFAM. No estriado não houve alterações nos conteúdos de PGC1α e TFAM. Nossos resultados mostram prejuízos em vias de sinalização importantes para homeostase energética e redox celular, representando possíveis mecanismos envolvidos no dano cerebral da HNC.Non ketotic hyperglycinemia (NKH) is an inborn error of glycine catabolism characterized by seizures, disgenesis of the corpus callosum and cortical atrophy, but the involvement of glycine, an N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor co-agonist, in the mechanisms of these clinical findings is not completely understood yet. Therefore, the aim of this work was to investigate potential biochemical and cellular alterations caused by glycine. We initially investigated the ex vivo effects of an intracerebroventricular injection of glycine on parameters of antioxidant defenses and oxidative damage in striatum, hippocampus and cerebral cortex of 30-day-old rats euthanized 30 min after glycine administration. Glycine increased the activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), and glucose-6-phosphate dehydrogenase in striatum, without causing oxidative damage. We also performed in vitro experiments where we observed increased levels of malondialdehyde and decreased concentrations of reduced glutathione (GSH) in striatum after a short incubation, implying that the increase in antioxidant defenses ex vivo occurs in response to early oxidative damage. In hippocampus, there was a decrease in GSH concentrations, total glutathione content and in the GSH/GSSG ratio. No alterations were found in cerebral cortex. It is possible that the heterogeneity of our results is due to distinct compositions in NMDA receptor subunit in the brain regions, conferring them differential susceptibility to damage. In this model, we also tested the effects of bezafibrate, which attenuated the increase in GPx activity and prevented the increase in SOD and GR activities, suggesting that the induction of mitochondrial biogenesis caused by bezafibrate prevented the production of reactive species in the first place, thus the upregulation of antioxidant enzymes did not occur. We also studied the effects of glycine on cellular and tissue parameters in neonatal rats euthanized 14 days after administration. There was a decrease in myelin basic protein (MBP) and myelin associated glycoprotein (MAG) staining, involved in myelin structure, in striatum and corpus callosum. This effect was likely caused by reduction in the number of oligodendrocytes, once we observed a decrease of NG2 in striatum, a marker of oligodendrocyte precursor. Glycine also decreased NeuN content and increased glial fibrillary acidic protein (GFAP) content in striatum, with no alterations in cerebral cortex. On the other hand, the immunocontent of NR1, the subunit that contains the glycine binding site in NMDAr, was decreased in both brain structures, probably due to negative feedback by glycine. The gliosis seen in striatum was accompanied by increased glutamate aspartate transporter GLAST content, but [3H]glutamate uptake was not modified by glycine in the tissues, indicating that the increase in astrocytic proteins was not followed by ameliorated cell function. Additionally, we evaluated the translocation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC1α) and the content of mitochondrial transcription factor A (TFAM) 5 days after a neonatal injection of glycine. We verified that glycine reduced Nrf2 cytosolic content in cerebral cortex and the nuclear content in striatum, indicating impairment in antioxidant response. Moreover, an increased translocation of PGC1α was found in cerebral cortex, where glycine decreased the cytosolic content of TFAM in cerebral cortex. There were no changes in the striatal content of PGC1α and TFAM. Our results demonstrate impairment in important cell redox and energy homeostasis pathways, which may represent possible mechanisms involved in the neurological damage of NKH

O sulfito e o tiossulfato induzem disfunção bioenergética em cortex cerebral de ratos

A sulfito oxidase (SO) é uma enzima que catalisa a conversão de sulfito a sulfato, a qual consiste na reação final da via de degradação dos aminoácidos sulfurados cisteína e metionina. A deficiência da SO é um erro inato do metabolismo caracterizado bioquimicamente pelo acúmulo cerebral de sulfito, tiossulfato e S-sulfocisteína e clinicamente por disfunção neurológica e atrofia cortical. Embora evidências demonstrem uma ação tóxica do sulfito, os mecanismos envolvidos no dano neurológico ainda não estão totalmente elucidados. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos in vitro do sulfito e do tiossulfato sobre parâmetros de metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Ratos Wistar machos de 30 dias de idade foram eutanasiados por decapitação e tiveram o córtex cerebral dissecado e homogeneizado em tampão específico para cada técnica. As amostras foram pré-incubadas com os metabólitos em concentrações que variaram de 1 a 500 μM durante 30 min a 37 ºC. Após a incubação, foram determinadas a produção de CO2 a partir de glicose marcada radioativamente (U-14C), as atividades dos complexos enzimáticos da cadeia transportadora de elétrons (complexos I – IV) e as atividades das enzimas creatina quinase (CK) e Na+,K+-ATPase. Verificamos que o sulfito inibiu a atividade do complexo IV da cadeia respiratória mitocondrial, indicando um dano na transferência de elétrons. Por outro lado, o tiossulfato não alterou as atividades dos complexos avaliados. Além disso, ambos os metabólitos inibiram a atividade da creatina quinase total (tCK) e das suas isoformas mitocondrial e citosólica, sugerindo um comprometimento do tamponamento e transferência intracelular de energia em córtex cerebral de ratos. O efeito inibitório do sulfito sobre a atividade da tCK foi atenuado por melatonina, enquanto que a inibição causada pelo tiossulfato sobre esta enzima foi prevenida ou atenuada por melatonina, glutationa e reduzida pelo inibidor da óxido nítrico sintase Nω-nitro-L-arginina metil éster, indicando envolvimento de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio nestes efeitos. Por outro lado, a produção de CO2 e a atividade da enzima Na+,K+-ATPase não foram alteradas pelos metabólitos. Nossos achados sugerem que a disfunção energética causada pelo sulfito e pelo tiossulfato pode estar envolvida no dano cortical encontrado nos pacientes afetados pela deficiência da SO