Efeitos de N-acetilcisteína em um modelo de Doença de Parkinson em larvas de peixe-zebra

Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder, affecting on average 2-3% of the individuals older than 65 years. In addition to its highly debilitating motor symptoms, non-motor symptoms may precede by many years their motor counterparts, which may characterize a prodromal phase of PD. A potential pharmacological strategy is to introduce neuroprotective agents at an earlier stage in order to prevent further neuronal death. N-acetylcysteine (NAC) is an antioxidant, anti-inflammatory and glutamatergic modulator that has shown various therapeutic benefits in brain disorders. In this study, it was evaluated the effect of NAC to prevent the damage induced by 6-OHDA on motor, cognitive and morphological parameters in a PD model in larval zebrafish. NAC was able to prevent the motor and cognitive deficits and morphological alterations caused by exposure to 6-OHDA, which reinforce the relevance of its neuroprotective effects. By acting on different relevant targets in the pathophysiology of PD, NAC is a potential candidate for prevention and treatment of PD.A Doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais comum, afetando em média 2-3% dos indivíduos com idade superior a 65 anos. Além dos sintomas motores altamente debilitantes, os sintomas não-motores podem preceder em muitos anos o aparecimento dos sintomas motores, podendo caracterizar uma fase prodrômica da DP. Uma potencial estratégia farmacológica é a introdução de agentes neuroprotetores no estágio inicial da doença, a fim de prevenir a morte neuronal decorrente do progresso da neurodegeneração. A N-acetilcisteína (NAC) é um antioxidante, anti-inflamatório e modulador glutamatérgico que mostrou vários benefícios terapêuticos em transtornos psiquiátricos. Neste estudo, foi avaliado o efeito da NAC na prevenção dos danos induzidos por 6-Hidroxidopamina (6-OHDA) sobre parâmetros motores, cognitivos e morfológicos em um modelo de DP em larvas de peixes-zebra. Nossos resultados mostraram que NAC foi capaz de prevenir os déficits motores e cognitivos e as alterações morfológicas causadas pela exposição a 6-OHDA, o que reforça a relevância de seus efeitos neuroprotetores. Por atuar em diferentes alvos relevantes na fisiopatologia da DP, NAC é um potencial candidato para prevenção e tratamento de DP

Avaliação de endofenótipos relacionados à esquizofrenia em peixes-zebra

A esquizofrenia é um transtorno psiquiátrico neurodesenvolvimental, crônico e complexo, associada à hiperatividade dopaminérgica, hipofunção de receptores NMDA e estresse oxidativo. Apesar da dizocilpina (MK-801) e da anfetamina, serem as drogas mais utilizadas em roedores para mimetizar a hipofunção de receptores NMDA e a hiperatividade dopaminérgica na esquizofrenia, respectivamente, pouco se sabe sobre seus efeitos em peixes-zebra. Assim, o objetivo principal desta tese foi investigar os efeitos do MK-801 e da anfetamina sobre parâmetros comportamentais e neuroquímicos em peixes-zebra. Primeiramente, foi realizada uma revisão da literatura científica, integrando os estudos sobre os efeitos de antagonistas de receptores NMDA em parâmetros comportamentais com relevância para a esquizofrenia nessa espécie. Foram identificados 44 artigos que atenderam aos critérios de inclusão, a partir de 590 artigos selecionados nas bases de dados MEDLINE (PubMed) e Web of Science. O MK-801 e a cetamina foram utilizados em 29 e 10 estudos, respectivamente. O uso de outros antagonistas de receptor NMDA, como a fenciclidina, ácido DL-2-amino-5- fosfonopentanóico (APV), memantina e tiletamina, foi descrito em 6 estudos. Achados frequentemente relatados são déficits de interação social e de memória induzidos por MK-801, e alteração do comportamento circular induzida pela cetamina. No entanto, resultados divergentes foram descritos para vários parâmetros locomotores e exploratórios. Portanto, na segunda etapa dessa tese, foram realizados experimentos com o objetivo de comparar os efeitos do MK-801 e da anfetamina sobre parâmetros comportamentais e neuroquímicos em peixes-zebra. Os animais foram expostos a MK- 801 (1, 5 e 10 μM) ou anfetamina (0,625, 2,5 e 10 mg/L) e avaliados em testes de atividade locomotora e comportamento social; parâmetros oxidativos foram quantificados em tecido encefálico. O MK-801 diminuiu a interação social, um efeito semelhante aos sintomas negativos da esquizofrenia, e alterou a locomoção de forma dependente de contexto, induzindo hiperatividade quando os peixes foram testados na presença de pistas sociais e hipoatividade quando testados isolados. Por outro lado, a exposição à anfetamina não causou efeitos na locomoção e no comportamento social, mas aumentou a peroxidação lipídica no encéfalo. Com esse estudo concluímos que, o MK-801 recapitulou as alterações comportamentais com valor translacional observadas em roedores, corroborando com o uso de antagonistas NMDA para estudar endofenótipos relacionados à esquizofrenia em peixes-zebra. Ainda assim, mais estudos são necessários para avaliar a validade preditiva de paradigmas pré-clínicos em peixes- zebra e otimizar a triagem de novos tratamentos.Schizophrenia is a chronic and complex neurodevelopmental psychiatric disorder associated with dopaminergic hyperactivity, hypofunction of NMDA receptors and oxidative stress. Although dizocilpine (MK-801) and amphetamine are the most commonly used drugs in rodents to mimic NMDA receptor hypofunction and dopaminergic hyperactivity in schizophrenia, respectively, little is known about their effects in zebrafish. Thus, this thesis aimed to investigate and review the effects of these drugs on the behavioral and neurochemistry of zebrafish (Danio rerio). First, we conducted an extensive review of the scientific literature to integrate the major findings reported in the zebrafish regarding the behavioral effects of NMDA receptor antagonists with relevance to schizophrenia. We identified 44 research articles that met our inclusion criteria from 590 studies retrieved from MEDLINE (PubMed) and Web of Science databases. MK-801 and ketamine were employed in 29 and 10 studies, respectively. The use of other NMDA receptor antagonists, such as phencyclidine (PCP), DL-2-Amino-5- phosphonopentanoic acid (APV), memantine, and tiletamine, was described in 6 studies. Frequently reported findings are the social interaction and memory deficits induced by MK-801 and circling behavior induced by ketamine. However, mixed results were described for several locomotor and exploratory parameters. Therefore, we performed a study to compare the effects of MK-801 and amphetamine in several zebrafish behavioral and neurochemical assays. Briefly, adult zebrafish were exposed to MK-801 (1, 5, and 10 μM) or amphetamine (0.625, 2.5, and 10 mg/L) and observed in paradigms of locomotor activity and social behavior; oxidative parameters were quantified in brain tissue. MK-801 decreased social interaction, an effect similar to negative symptoms of schizophrenia, and altered locomotion in a context-dependent manner, inducing hyperactivity when the fish were tested in the presence of social cues and hypoactivity when tested alone. On the other hand, exposure to amphetamine had no effect on locomotion and social behavior, but increased lipid peroxidation in the brain. With this study, we conclude that MK-801 recapitulated the behavioral changes with translational value observed in rodents, corroborating the use of NMDA antagonists to study schizophrenia-related endophenotypes in zebrafish. Still, more studies are needed to assess the predictive validity of preclinical paradigms in zebrafish and to optimize the screening of new treatments

Efeitos ansiolíticos de N-acetilcisteína em camundongos

Transtornos de ansiedade, como transtorno de pânico e ansiedade generalizada, são crônicos e podem ser bastante incapacitantes. Estima-se que cerca de 25 a 30% da população sofre de algum tipo de transtorno de ansiedade. Os fármacos disponíveis para tratamento desses transtornos são os ansiolíticos (benzodiazepínicos e não benzodiazepínicos) e antidepressivos (inibidores seletivos da recaptação de serotonina, inibidores da recaptação de serotonina e noradrenalina, antidepressivos tricíclicos). Esses fármacos estão associados com significativos efeitos colaterais, incluindo sedação, sonolência, diminuição da coordenação motora, no caso dos benzodiazepínicos, e disfunções sexuais, gastrointestinais e de sono, no caso dos antidepressivos. Relevante para este projeto, estima-se que 20-47% dos pacientes são refratários a esses tratamentos, justificando o grande interesse no desenvolvimento de novos fármacos. É provável que este objetivo só seja alcançado com o desenvolvimento de fármacos com mecanismo de ação inovador. O sistema glutamatérgico tem sido considerado como fonte de novos alvos farmacológicos em transtornos psiquiátricos. A N-acetilcisteína (NAC) é um modulador glutamatérgico que mostrou efeitos positivos tanto em modelos pré-clínicos como em testes clínicos em várias desordens psiquiátricas, incluindo depressão e esquizofrenia. No entanto, dados sobre seus efeitos em relação à ansiedade são ainda escassos, por essa razão, esse trabalho tem como objetivo elucidar o potencial ansiolítico de N-acetilcisteína. O objetivo desse trabalho foi explorar o potencial ansiolítico de N-acetilcisteína, usando os modelos T-maze elevado, supressão alimentar por novidade e hipertermia induzida por estresse em camundongos. Verificou-se que NAC foi capaz de prevenir o aumento da temperatura no teste de hipertermia induzida por estresse em camundongos Swiss e impediu a aquisição da esquiva inibitória no teste t-maze elevado em camundongos BALB/C. Os resultados sugerem potencial efeito ansiolítico de NAC

N-acetylcysteine protects against motor, optomotor and morphological deficits induced by 6-OHDA in zebrafish larvae

Background: Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder. In addition to its highly debilitating motor symptoms, non-motor symptoms may precede their motor counterparts by many years, which may characterize a prodromal phase of PD. A potential pharmacological strategy is to introduce neuroprotective agents at an earlier stage in order to prevent further neuronal death. N-acetylcysteine (NAC) has been used against paracetamol overdose hepatotoxicity by restoring hepatic concentrations of glutathione (GSH), and as a mucolytic in chronic obstructive pulmonary disease by reducing disulfide bonds in mucoproteins. It has been shown to be safe for humans at high doses. More recently, several studies have evidenced that NAC has a multifaceted mechanism of action, presenting indirect antioxidant effect by acting as a GSH precursor, besides its anti-inflammatory and neurotrophic effects. Moreover, NAC modulates glutamate release through activation of the cystine-glutamate antiporter in extrasynaptic astrocytes. Its therapeutic benefits have been demonstrated in clinical trials for several neuropsychiatric conditions but has not been tested in PD models yet. Methods: In this study, we evaluated the potential of NAC to prevent the damage induced by 6-hydroxydopamine (6-OHDA) on motor, optomotor and morphological parameters in a PD model in larval zebrafish. Results: NAC was able to prevent the motor deficits (total distance, mean speed, maximum acceleration, absolute turn angle and immobility time), optomotor response impairment and morphological alterations (total length and head length) caused by exposure to 6-OHDA, which reinforce and broaden the relevance of its neuroprotective effects. Discussion: NAC acts in different targets relevant to PD pathophysiology. Further studies and clinical trials are needed to assess this agent as a candidate for prevention and adjunctive treatment of PD

Environmental enrichment modulates the response to chronic stress in zebrafish

Several studies have shown that manipulations to the housing environment modulate susceptibility to stress in laboratory animals, mainly in rodents. Environmental enrichment (EE) is one such manipulation that promotes neuroprotection and neurogenesis, besides affecting behaviors such as drug self-administration. Zebrafish are a popular and useful animal model for behavioral neuroscience studies; however, studies evaluating the impact of housing conditions in this species are scarce. In this study, we verified the effects of EE on behavioral (novel tank test) and biochemical [cortisol and reactive oxygen species (ROS)] parameters in zebrafish submitted to unpredictable chronic stress (UCS). Consistent with our previous findings, UCS increased anxiety-like behavior, cortisol and ROS levels in zebrafish. EE for 21 or 28 days attenuated the effects induced by UCS on behavior and cortisol, and prevented the effects on ROS levels. Our findings reinforce the idea that EE exerts neuromodulatory effects across species, reducing vulnerability to stress and its biochemical impact. Also, these results indicate that zebrafish is a suitable model animal to study the behavioral effects and neurobiological mechanisms related to EE