A produção de neopterina no sistema nervoso central e seus efeitos citoprotetor e pontencializador cognitivo

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2015.O declínio de funções cognitivas básicas, como o aprendizado e a memória, é uma condição associada com o processo natural de envelhecimento e com diferentes patologias neurológicas e neurodegenerativas. Embora algumas estratégias farmacológicas têm sido aplicadas para prevenir e/ou atenuar os déficits observados nessa condição a descoberta de novas ferramentas nootrópicas é alvo da indústria farmacêutica. A neopterina, um metabólito secundário da via de síntese de novo da tetrahidrobiopterina, é encontrada em concentrações aumentadas em fluidos biológicos de indivíduos afetados por patologias que apresentam ativação do sistema imune, porém o seu efeito é pouco explorado. A grande maioria dos estudos disponíveis na literatura a descrevem como um composto inerte, e uma pequena parcela associa tratamentos in vitro dessa pterina com efeitos relacionados a estresse eletrofílico, porém a sua função no sistema nervoso central não é conhecida. Considerando que estresse eletrofílico pode ativar vias de proteção celular, o presente trabalho investigou o possível efeito da neopterina como um potencializador cognitivo. Para isto, o efeito da administração intracerebroventricular (i.c.v.) de neopterina foi estudado sobre parâmetros comportamentais e relacionados ao estresse oxidativo e inflamação, no cérebro de diversas cepas de roedores (camundongos Suíços de 60 dias de vida; nocautes para a citocina IL-10 (IL-10(-/-)) de17 meses de vida; camundongos VGV de 60 dias de vida, camundongos C57BL/6 de 60 dias de vida; e ratos Wistar de 60 dias de vida. Ainda, a síntese e o efeito in vitro da neopterina foram também investigados em sistemas experimentais (culturas primárias de células nervosas humanas, células gliais C6 e cultura primária de astrócitos estriatais e hipocampais de ratos) onde foi gerado estresse eletrofílico pela adição do oxidante peróxido de hidrogênio ou do inibidor da cadeia respiratória, azida sódica; ou ainda indução de inflamação por agentes pro-inflamatórios. Os resultados demonstraram que a administração i.c.v. de neopterina (0,4 ou 4 pmol) facilitou a aquisição e consolidação da memória sem modificar a atividade locomotora espontânea em camundongos Suíços, IL-10(-/-) e ratos Wistar. Por outro lado, este mesmo tratamento conseguiu prevenir as deficiências na locomoção induzidas pelo lipopolissacarídeo bacteriano (LPS; 0,33 mg/kg; intraperitoneal) em animais IL-10(-/-). Em concordância com os resultados comportamentais relacionados a memória, a administração i.c.v. de neopterina diminuiu o limiar para a potenciação de longo prazoem fatias hipocampais de ratos Wistar. Adicionalmente, a administração i.c.v. de neopterina aumentou a resistência ao estresse oxidativo tecidual, por aumentar as concentrações de glutationa, tióis livres e atividade de enzimas antioxidantes e por diminuir a peroxidação lipídica em camundongos Suíços. A neopterina também demonstrou atividade anti-inflamatória por prevenir o aumento das concentrações de IL-6 induzida pela administração de LPS em animais IL-10(-/-). In vitro, foi observado que o bloqueio da função mitocondrial em fatias hipocampais de camundongos Suíços resulta em liberação extracelular de neopterina. Em culturas primárias de células humanas neurais (astrócitos, neurônios e microglia) a produção e liberação de neopterina para o meio extracelular foi induzida por fatores inflamatórios como interferon-? e LPS. Em concordância com os resultados encontrados in vivo, o prétratamento com neopterina em sistemas in vitro preveniu o estresse oxidativo induzido por peróxido de hidrogênio e azida. Além disso, a incubação com neopterina promoveu um aumento da marcação para o fator nuclear eritróide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2) e o conteúdo da enzima hemeoxigenase-1. Finalmente, a captação de glutamato e cálcio foram analisadas como forma de melhor entender o efeito da neopterina sobre a LTP, onde foi observado a que neopterina aumentou a captação de glutamato tanto em fatias hipocampais quanto em células C6, além de aumentar a mobilização de cálcio intracelular em astrócitos hipocampais de ratos Wistar. Em conjunto estes resultados sugerem que a neopterina apresenta um efeito potencializador da cognição, facilitando a aquisição da memória e tem ação citoprotetora via ativação de Nrf2.Abstract : The impairment of basic cognitive functions, such as learning and memory, is a condition associated with both the natural process of aging and several neurological and neurodegenerative disorders. Even though some therapeutic strategies have been applied to cognitive impairments prevention or attenuation in these conditions, the discovery of new nootropic tools is a target of the pharmaceutical industry. Neopterin, a secundary metabolite of the tetrahydrobiopterin de novo biosynthetic pathway, is found at increased levels in biological fluids from patients of pathologies with immune system activation; however, its role on the central nervous system is virtually unknown. Most of the studies available on the literature have described neopterin as an inert compound, and some of them associated the in vitro exposure to the pterin with eletrophilic stress-related effects. Taking into consideration that eletrophilic stress can activate cellular protective pathways, the present work investigated the potential effect of neopterin as a cognitive potentiator. Thus, the effect of neopterin intracerebroventricular (i.c.v.) administration was investigated on behavior and parameters related to oxidative stress and inflammation in the brain from several rodent strains (60 day old Swiss and C57BL/6 mice; 17 month old IL-10 cytokine knockout (IL-10(-/-)); and 60 day old Wistar rats). In addition, neopterin synthesis and in vitro effects were investigated in experimental systems (human primary nervous cell cultures, C6 glial cell line and rat primary hippocampal and striatal astrocytes culture) in which eletrophilic stress was induced by the addition of the oxidant hydrogen peroxide or the mitochondrial respiratory chain inhibitor, sodium azide; or pro-inflammatory agents to induce inflammation. The results demonstrated that neopterin (0.4 or 4 pmol) i.c.v. adiministration improved memory acquisition and consolidation without affect spontaneous locomotor activity in Swiss and IL-10(-/-) mice and Wistar rats. Still, the same treatment prevented locomotor impairments induced by the bacterial lipopolysaccharide (LPS; 0.33 mg/kg; intraperitoneal) in IL-10(-/-) mice. In agreement with the behavioral results related to memory, neopterin i.c.v. administration reduced the long term potentiation in Wistar rats hippocampal slices. Moreover, neopterin i.c.v. administration increased the resistance to oxidative stress by increasing glutathione and free thiol levels and antioxidant enzymes activities and decreasing lipid oxidation in Swiss mice brain. Neopterin also showed anti-inflammatory activity by preventing IL-6 levels increase induced by LPS in IL-10(-/-) mice. In vitro, it was observed that the mitochondrial function blockage in Swiss mice hippocampal slices results in neopterin extracellular release. In human primary neural cell cultures (astrocytes, neurons and microglia), neopterin production and release for the extracellular medium was induced by inflammatory factors as interferon-? and LPS. In agreement with the in vivo results, the pretreatment with neopterin in in vitro systems prevented the hydrogen peroxide and azide-induced oxidative stress. Furthermore, neopterin exposure promoted an increase in nuclear factor (erythroidderived 2)-like 2 (Nrf2) staining and the heme oxygenase-1 enzyme content. Finally, glutamate and calcium uptake were analyzed in order to improve the understanding regarding neopterin effects on LTP, and it was observed that neopterin increased glutamate uptake both in hippocampal slices and C6 cell line and increased calcium influx in Wistar rats hippocampal astrocytes culture. These results suggest that neopterin exerts a cognitive potentiator role, facilitating memory acquisition and has a cytoprotective action through Nrf2 activation

Imperio : diario de Falange Española Tradicionalista y de las JONS: Imperio : diario de Falange Española Tradicionalista y de las JONS - Año II Número 164 - 1937 mayo 8 (08/05/1937)

Copia digital. Madrid : Ministerio de Cultura. Subdirección General de Coordinación Bibliotecaria, 200

Neopterin acts as an endogenous cognitive enhancer

Neopterin is found at increased levels in biological fluids from individuals with inflammatory disorders. The biological role of this pteridine remains undefined; however, due to its capacity to increase hemeoxygenase-1 content, it has been proposed as a protective agent during cellular stress. Therefore, we investigated the effects of neopterin on motor, emotional and memory functions. To address this question, neopterin (0.4 and/or 4 pmol) was injected intracerebroventricularly before or after the training sessions of step-down inhibitory avoidance and fear conditioning tasks, respectively. Memory-related behaviors were assessed in Swiss and C57BL/6 mice, as well as in Wistar rats. Moreover, the putative effects of neopterin on motor and anxiety-related parameters were addressed in the open field and elevated plus-maze tasks. The effects of neopterin on cognitive performance were also investigated after intraperitoneal lipopolysaccharide (LPS) administration (0.33 mg/kg) in interleukin-10 knockout mice (IL-10-/-). It was consistently observed across rodent species that neopterin facilitated aversive memory acquisition by increasing the latency to step-down in the inhibitory avoidance task. This effect was related to a reduced threshold to generate the hippocampal long-term potentiation (LTP) process, and reduced IL-6 brain levels after the LPS challenge. However, neopterin administration after acquisition did not alter the consolidation of fear memories, neither motor nor anxiety-related parameters. Altogether, neopterin facilitated cognitive processes, probably by inducing an antioxidant/anti-inflammatory state, and by facilitating LTP generation. To our knowledge, this is the first evidence showing the cognitive enhancer property of neopterin.Fil: Ghisoni, Karina. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Aguiar, Aderbal S.. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Oliveira, Paulo Alexandre de. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Matheus, Filipe Carvalho. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Gabach, Laura. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Perez, Mariela Fernanda. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; ArgentinaFil: Carlini, Valeria Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud; ArgentinaFil: Barbeito, Luis. Instituto Pasteur de Montevideo; UruguayFil: Mongeau, Raymond. Université Paris Descartes. INSERM UMR. Centre de Psychiatrie et Neurosciences; FranciaFil: Lanfumey, Laurence. Umr S894, Centre de Psychiatrie Et Neurosciences; FranciaFil: Prediger, Rui Daniel. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Latini, Alexandra. Universidade Federal de Santa Catarina; Brasi

Tetrahydrobiopterin improves hippocampal nitric oxide-linked long-term memory

Tetrahydrobiopterin (BH4) is synthesized by the combined action of three metabolic pathways, namely de novo synthesis, recycling, and salvage pathways. The best-known function of BH4 is its mandatory action as a natural cofactor of the aromatic amino acid hydroxylases and nitric oxide synthases. Thus, BH4 is essential for the synthesis of nitric oxide, a retrograde neurotransmitter involved in learning and memory. We investigated the effect of BH4 (4–4000 pmol) intracerebroventricular administration on aversive memory, and on BH4 metabolism in the hippocampus of rodents. Memory-related behaviors were assessed in Swiss and C57BL/6 J mice, and in Wistar rats. It was consistently observed across all rodent species that BH4 facilitates aversive memory acquisition and consolidation by increasing the latency to step-down in the inhibitory avoidance task. This effect was associated with a reduced threshold to generate hippocampal long-term potentiation process. In addition, two inhibitors of memory formation (N(ω)-nitro-L-arginine methyl ester - L-Name – and dizocilpine - MK-801 -) blocked the enhanced effect of BH4 on memory, while the amnesic effect was not rescue by the co-administration of BH4 or a cGMP analog (8-Br-cGMP). The data strongly suggest that BH4 enhances aversive memory by activating the glutamatergic neurotransmission and the retrograde activity of NO. It was also demonstrated that BH2 can be converted into BH4 by activating the BH4 salvage pathway under physiological conditions in the hippocampus. This is the first evidence showing that BH4 enhances aversive memory and that the BH4 salvage pathway is active in the hippocampus.Fil: Latini, Alexandra. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: de Bortoli da Silva, Lucila. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: da Luz Scheffer, Débora. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Pires, Ananda Christina Staats. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: de Matos, Filipe José. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Nesi, Renata T.. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Ghisoni, Karina. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: de Paula Martins, Roberta. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: de Oliveira, Paulo Alexandre. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Prediger, Rui D.. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Ghersi, Marisa Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Gabach, Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Perez, Mariela Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Rubiales, Susana Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Raisman-Vozari, Rita. Hôpital Universitaire Pitié Salpêtrière; FranciaFil: Mongeau, Raymond. Universite Paris Descartes; FranciaFil: Lanfumey, Laurence. Universite Paris Descartes; FranciaFil: Aguiar, Aderbal Silva. Universidade Federal de Santa Catarina; Brasil. Inserm; Franci