P2X7 receptor contributes to long-term neuroinflammation and cognitive impairment in sepsis-surviving mice

Introduction: sepsis is defined as a multifactorial debilitating condition with high risks of death. The intense inflammatory response causes deleterious effects on the brain, a condition called sepsis-associated encephalopathy. Neuroinflammation or pathogen recognition are able to stress cells, resulting in ATP (Adenosine Triphosphate) release and P2X7 receptor activation, which is abundantly expressed in the brain. The P2X7 receptor contributes to chronic neurodegenerative and neuroinflammatory diseases; however, its function in long-term neurological impairment caused by sepsis remains unclear. Therefore, we sought to evaluate the effects of P2X7 receptor activation in neuroinflammatory and behavioral changes in sepsis-surviving mice. Methods: sepsis was induced in wild-type (WT), P2X7−/− , and BBG (Brilliant Blue G)-treated mice by cecal ligation and perforation (CLP). On the thirteenth day after the surgery, the cognitive function of mice was assessed using the novel recognition object and Water T-maze tests. Acetylcholinesterase (AChE) activity, microglial and astrocytic activation markers, and cytokine production were also evaluated. Results: Initially, we observed that both WT and P2X7−/− sepsis-surviving mice showed memory impairment 13 days after surgery, once they did not differentiate between novel and familiar objects. Both groups of animals presented increased AChE activity in the hippocampus and cerebral cortex. However, the absence of P2X7 prevented partly this increase in the cerebral cortex. Likewise, P2X7 absence decreased ionized calcium-binding protein 1 (Iba−1 ) and glial fibrillary acidic protein (GFAP) upregulation in the cerebral cortex of sepsis-surviving animals. There was an increase in GFAP protein levels in the cerebral cortex but not in the hippocampus of both WT and P2X7−/− sepsis-surviving animals. Pharmacological inhibition or genetic deletion of P2X7 receptor attenuated the production of Interleukin-1β (IL-1β), Tumor necrosis factor-α (TNF-α), and Interleukin-10 (IL-10). Conclusion: the modulation of the P2X7 receptor in sepsis-surviving animals may reduce neuroinflammation and prevent cognitive impairment due to sepsisassociated encephalopathy, being considered an important therapeutic target

Creatina previne alterações em parâmetros de memória, atividade da acetilcolinesterase e estresse oxidativo em ratos submetidos à injeção intraestriatal de guanidinoacetato

A deficiência de guanidinoacetato metiltransferase (GAMT) é um erro inato do metabolismo (EIM) detectado entre as síndromes da deficiência de creatina, sendo causada por uma mutação no gene que codifica a enzima GAMT, o que leva a uma diminuição na síntese de creatina e um consequente aumento na concentração de guanidinoacetato (GAA). Pessoas que sofrem dessa síndrome começam a apresentar sintomas neurológicos na infância como: hipotonia muscular, movimentos extrapiramidais involuntários e convulsões. O objetivo geral do presente projeto foi estudar a neurotoxicidade do GAA, através de estudo do comportamento (teste de reconhecimento de objetos), atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) e testes bioquímicos de estresse oxidativo (enzimas antioxidantes e oxidação da 2,7-diclorofluoresceína), bem como o papel da creatina como neuroprotetora utilizando um modelo de cirurgia estereotáxica em ratos adultos. Ratos Wistar de 60 dias de vida foram submetidos a cirurgia estereotáxica após um pré-tratamento com creatina ou salina que durou 7 dias. Após a cirurgia os animais receberam uma administração intraestriatal sendo divididos em quatro grupos: (1) controle (infusão intraestriatal de salina e pré-tratamento com salina), (2) Salina + GAA (infusão intraestriatal de GAA e pré-tratamento com salina), (3) Creatina + GAA (infusão intraestriatal de GAA e pré-tratamento com creatina), (4) Creatina + Salina (infusão intraestriatal de salina e pré-tratamento com creatina). Uma hora após a administração intraestriatal os ratos foram decapitados para análise bioquímica do estriado ou submetidos ao teste comportamental. Resultados mostraram que a administração intraestriatal de GAA foi capaz prejudicar a performance de ratos no teste de reconhecimento de objetos, além de aumentar a atividade da AChE, aumentar a produção de espécies reativas e diminuir a atividade de enzimas antioxidantes. Creatina se mostrou capaz de prevenir a maioria das alterações, com exceção da diminuição da atividade da enzima superóxido dismutase (SOD). É possível supor que as alterações bioquímicas aqui encontradas contribuem para as alterações neurológicas apresentadas por pacientes com deficiência de GAMT. É possível que a suplementação com creatina possa ser um tratamento adjuvante

Guanidinoacetato induz déficit de memória e neurotoxicidade em estriado de ratos : é a creatina um bom protetor?

A deficiência de guanidinoacetato metiltransferase (GAMT) é uma rara doença metabólica do metabolismo da creatina que leva a níveis diminuídos de creatina e acúmulo de guanidinoacetato (GAA). Indivíduos afetados apresentam sintomas neurológicos, tais como: epilepsia não responsiva a medicamentos, memória e intelecto prejudicados, autismo, síndrome extrapiramidal, fala arrastada e hipotonia. Entretanto, a fisiopatologia desta doença ainda não é clara, sendo as propriedades neurotóxicas do GAA atribuídas principalmente à excitotoxicidade e estresse oxidativo. No presente estudo nós verificamos a toxicidade de uma injeção intraestriatal de GAA em parâmetros de metabolismo energético (atividades da succinato desidrogenase [SDH], complexo II e citocromo c oxidase [COX]; massa e potencial mitocondrial; e níveis de ATP), estresse oxidativo e inflamação (atividades das enzimas antioxidantes catalase [CAT] e superóxido dismutase [SOD], níveis de diclorofluoresceína [DCF], níveis de nitritos; e citocinas pró-inflamatórias [TNF-α, IL1-β and IL-6]), atividade e imunoconteúdo da acetilcolinesterase (AChE); atividade e imunoconteúdo da enzima Na+,K+-ATPase; captação de glutamato e imunoconteúdo de seus transportadores (GLAST e GLT-1); memória (via reconhecimento de objetos); assim como o papel da creatina como neuroprotetora. Ratos Wistar foram submetidos a um pré-tratamento com uma injeção intraperitoneal diária de creatina (50 mg/kg), ou salina por 7 dias. Ao completarem 60 dias os animais foram submetidos a uma cirurgia estereotáxica e divididos em quatro grupos: Controle (pré-tratamento com salina e injeção intraestriatal de salina), GAA (pré-tratamento com salina e injeção intraestriatal de 10 μM GAA [0.02 nmol/estriado]), GAA+Creatina (pré-tratamento com creatina e injeção intraestriatal de 10 μM GAA [0.02 nmol/striatum]), e Creatina (pré-tratamento com creatina e injeção intraestriatal de salina). Os experimentos foram realizados 30 minutos após a injeção. O GAA diminuiu a atividade da SDH, complexo II e COX, e os níveis de ATP, mas não afetou o potencial ou a massa mitocondrial. A creatina preveniu totalmente a diminuição da SDH e complexo II, mas preveniu apenas parcialmente a diminuição da COX e dos níveis ATP. O GAA aumentou os níveis de DCF e diminui as atividades das enzimas antioxidantes SOD e CAT. A creatina preveniu apenas a diminuição da CAT e aumento nos níveis de DCF. O GAA aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias, nitritos e atividade da AChE, mas não alterou o imunoconteúdo da mesma. A creatina preveniu tais alterações, com exceção do aumento dos níveis de nitritos. O GAA diminuiu a captação de glutamato, não alterando o imunoconteúdo de seus transportadores. Além disso, o GAA diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e levou a um aumento do imunoconteúdo de sua subunidade α3. Em relação à memória, o GAA prejudicou a performance no teste de reconhecimento de objetos. A creatina preveniu parcialmente a diminuição da captação de glutamato e na atividade da Na+,K+-ATPase, e preveniu totalmente a alteração de memória. Nossos resultados indicam que a toxicidade do GAA prejudica a cadeia transportadora de elétrons, levando a níveis mais baixos de ATP, estresse oxidativo e processos inflamatórios. Essas alterações estão associadas à diminuição na captação de glutamato e atividade da Na+,K+-ATPase, o que também contribui para a alteração comportamental. A creatina parece ter atuado como reserva energética, antioxidante e anti-inflamatória, já que foi capaz de prevenir quase todas alterações bioquímicas e comportamentais observadas neste estudo.Guanidinoacetate methyltransferase (GAMT) deficiency is a rare metabolic disease of the metabolism of creatine that leads to a decrease in creatine levels associated with accumulation of guanidinoacetate (GAA) in brain, skeletal muscle, blood and other tissues. Affected individuals may present: intractable epilepsy, intellectual and memory impairment, autism, extra pyramidal syndrome, slurred speech and hypotonia. However, the pathophysiology of this disease is still unclear. In the present study, we investigate the toxicity of an intrastriatal injection of GAA on parameters of energy metabolism (activities of succinate dehydrogenase [SDH], complex II and citocrome c oxidase [COX]; mitochondrial mass and membrane potential; and ATP levels), oxidative stress and inflammation (activities of the antioxidant enzymes catalase [CAT] and superoxide dismutase [SOD]; dichlorofluorescein [DCF] levels; proinflammatory cytokines TNF-α, IL1-β and IL-6; and nitrite levels), acetycholinesterase (AChE) activity and immunocontent; Na+, K+-ATPase activity and immunocontent; glutamate uptake and immunocontent of its transporters (GLAST and GLT-1); memory (via object recognition test); as well as the role of creatine as a neuroprotector. Wistar rats underwent a pretreatment with a daily intraperitoneal injection of creatine (50 mg/kg), or saline for 7 days. Sixty-day-old animals then underwent stereotactic surgery and were divided into four groups: Control (pretreatment with saline and intrastriatal infusion of saline), GAA (pretreatment with saline and intrastriatal infusion of 10 μM of GAA [0.02 nmol/striatum]), GAA+Creatine (pretreatment with creatine and intrastriatal infusion of 10 μM of GAA [0.02 nmol/striatum]), and Creatine (pretreatment with creatine and intrastriatal infusion of saline). Thirty minutes after intrastriatal infusion experiments were carried out. GAA decreased SDH, complexes II and COX activities and ATP levels, but had no effect on mitochondrial mass/membrane potential. Creatine totally prevented SDH and complex II and partially prevented COX and ATP alterations. GAA decreased antioxidant enzymes activities and increased DCF levels. Creatine only prevented CAT activity and DCF alterations. GAA increased cytokines, nitrites levels and AChE activity, but had no effect on AChE immunocontent. Creatine prevented such effects, except nitrite levels. GAA decreased glutamate uptake with no effect on the immunocontent of its transporters, and Na+,K+-ATPase activity, as well as in the performance on the novel object recognition task. In addition, GAA increased the immunocontent of α3 subunit of Na+,K+-ATPase. Creatine partially prevented the changes in glutamate uptake and Na+,K+-ATPase activity, and completely prevented the memory impairment. Our findings indicate that GAA intrastriatal injection impairs the mitochondrial respiratory chain, leading to depleted ATP levels, redox imbalance and inflammatory processes. In addition, we have confirmed that glutamate uptake and Na+,K+-ATPase activity in the striatum of young adult rats are inhibited after GAA exposure, probably due to the depletion of ATP levels and attack from radical species, contributing for the memory impairment observed. These alterations may contribute to the neurological dysfunction presented by GAMT deficient patients. Creatine seems to act as an energy reservoir, antioxidant and anti-inflammatory agent, as well as a neuromodulator, since it was able to prevent almost every biochemical and behavioral alteration detected in this study

Creatina previne alterações em parâmetros de memória, atividade da acetilcolinesterase e estresse oxidativo em ratos submetidos à injeção intraestriatal de guanidinoacetato

A deficiência de guanidinoacetato metiltransferase (GAMT) é um erro inato do metabolismo (EIM) detectado entre as síndromes da deficiência de creatina, sendo causada por uma mutação no gene que codifica a enzima GAMT, o que leva a uma diminuição na síntese de creatina e um consequente aumento na concentração de guanidinoacetato (GAA). Pessoas que sofrem dessa síndrome começam a apresentar sintomas neurológicos na infância como: hipotonia muscular, movimentos extrapiramidais involuntários e convulsões. O objetivo geral do presente projeto foi estudar a neurotoxicidade do GAA, através de estudo do comportamento (teste de reconhecimento de objetos), atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) e testes bioquímicos de estresse oxidativo (enzimas antioxidantes e oxidação da 2,7-diclorofluoresceína), bem como o papel da creatina como neuroprotetora utilizando um modelo de cirurgia estereotáxica em ratos adultos. Ratos Wistar de 60 dias de vida foram submetidos a cirurgia estereotáxica após um pré-tratamento com creatina ou salina que durou 7 dias. Após a cirurgia os animais receberam uma administração intraestriatal sendo divididos em quatro grupos: (1) controle (infusão intraestriatal de salina e pré-tratamento com salina), (2) Salina + GAA (infusão intraestriatal de GAA e pré-tratamento com salina), (3) Creatina + GAA (infusão intraestriatal de GAA e pré-tratamento com creatina), (4) Creatina + Salina (infusão intraestriatal de salina e pré-tratamento com creatina). Uma hora após a administração intraestriatal os ratos foram decapitados para análise bioquímica do estriado ou submetidos ao teste comportamental. Resultados mostraram que a administração intraestriatal de GAA foi capaz prejudicar a performance de ratos no teste de reconhecimento de objetos, além de aumentar a atividade da AChE, aumentar a produção de espécies reativas e diminuir a atividade de enzimas antioxidantes. Creatina se mostrou capaz de prevenir a maioria das alterações, com exceção da diminuição da atividade da enzima superóxido dismutase (SOD). É possível supor que as alterações bioquímicas aqui encontradas contribuem para as alterações neurológicas apresentadas por pacientes com deficiência de GAMT. É possível que a suplementação com creatina possa ser um tratamento adjuvante

Experimental lung injury promotes changes in oxidative/nitrative status and inflammatory markers in cerebral cortex of rats

In the present study, we investigate the effect of lung injury on parameters of oxidative/nitrative stress [reactive oxygen species production, nitrite levels, thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), carbonyl content, sulfhydryl content, activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase), total radical-trapping antioxidant potential, glutathione content, and glucose-6-phosphate dehydrogenase], as well as on inflammation mediators [immunocontent of nuclear factor-kappaB (NF-κB) total (p65), NF-κB phosphorylated (pp65) subunit (cytosolic and nuclear), TNF-α, IL-1β, IL-6, and IL-10] in the cerebral cortex. Cytokine levels in serum were also evaluated. Adult Wistar rats were submitted to lung injury induced by intratracheal instillation of lipopolysaccharide in a dose of 100 μg/100 g body weight. Sham group (control) received isotonic saline instillation. Twelve hours after the injury, rats were decapitated and blood samples were collected and the cerebral cortex dissected out. Results showed an increase in reactive oxygen species production, TBARS, and nitrite and carbonyl levels in the cerebral cortex of rats submitted to lung injury. Antioxidant enzymatic defenses were altered, superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities decreased, and catalase activity increased. Non-enzymatic antioxidant capacity, glutathione content, and glucose-6-phosphate dehydrogenase were decreased. Inflammatory parameters were also altered in the cerebral cortex of rats subjected to lung injury; it was observed an increase in the immunocontent of NF-κB/p65 (nuclear fraction) and NF-κB/pp65 (cytosolic and nuclear faction), as well as an increase in TNF-α, IL-1β, IL-6, and IL-10 levels. The levels of IL-10 also increased in the serum. Our findings show that the lung injury alters oxidative/nitrative status and induces inflammation in the cerebral cortex of rats, which might be associated with cognitive impairments present in patients with lung injury