Efeitos da N-N' - difenil-4-metoxi-benzamidina sobre parâmetro do metabolismo energético em mitocôndrias e hepatócitos

Resumo: As amidinas têm como característica química a presença de dois átomos de nitrogênios ligados ao mesmo átomo de carbono. Para estes compostos diversas atividades biológicas são descritas. A pentamidina, uma diamidina aromática, é eficaz no tratamento de Pneumocystis carinii e de leishmanioses, porém, causa graves efeitos colaterais. Por isso, novos derivados de amidina têm sido sintetizados, dentre estes a N-N'-difenil-4-metoxi-benzamidina (metoxiamidina), que se mostrou efetiva contra L. amazonensis (LD50 20 ?mol/L) e T. cruzi (LD50 59 nmol/L). Neste estudo, a toxicidade da metoxiamidina foi avaliada em mitocôndrias e hepatócitos isolados. Em mitocôndrias oxidando ativamente glutamato e malato, o composto inibiu o estado 3 da respiração (25 nmol/mg de proteína) em ~15%, sendo os sítios de inibição o complexo I e o segmento entre a ubiquinona e o complexo III. A metoxiamidina estimulou o estado 4, nas concentrações de 50 e 65 nmol/mg de proteína em ~32% e ~43%, respectivamente. Como consequência destes efeitos, os valores do coeficiente de controle respiratório (CCR) e a razão ADP/O foram diminuídos. O efeito desacoplador da metoxiamidina, sugerido pelo estímulo do estado 4, foi confirmado pelo aumento do consumo de oxigênio no estado 4 induzido por oligomicina, chegando a ~69% (65 nmol/mg de proteína), e pelo aumento da atividade ATPásica em mitocôndrias intactas, em ~27% e ~64% para 50 e 65 nmol/mg de proteína, respectivamente. Mitocôndrias na presença de acetato de sódio tiveram seu inchamento inibido nas maiores concentrações do composto (50-65 nmol/mg de proteína, em ~16 e 32% respectivamente). Também o inchamento de mitocôndrias desenergizadas, na presença de K+ e valinomicina, foi inibido em ~20% nas mesmas concentrações, sugerindo que a metoxiamidina altera a permeabilidade e fluidez da membrana mitocondrial. Em modelo experimental de hepatócitos isolados, foram comparados os efeitos da metoxiamidina e pentamidina, nas concentrações de 25 e 65 ?mol/L. Nos ensaios de respiração em hepatócitos em suspensão, os resultados da metoxiamidina estão de acordo com os obtidos com mitocôndrias isoladas, com diminuição da respiração basal (~8% - 65 ?mol/L) e desacoplado (~26% - 65 ?mol/L) e aumento no estado leak (~47% - 65 ?mol/L). Para a pentamidina, os resultados foram semelhantes, com exceção para o estado leak, ocorrendo diminuição do consumo de oxigênio no estado basal (~18% - 65 ?mol/L) e desacoplado (~18% - 65 ?mol/L). Nestas células, os níveis piruvato não foram alterados pela presença dos compostos, mas os níveis de lactato aumentaram em ~17% na maior concentração (65 ?mol/L) de metoxiamidina no tempo de 40min. Em cultura de hepatócitos, o tratamento de 18h com metoxiamidina alterou a viabilidade celular, avaliada pelos métodos do MTT e atividade da enzima LDH, promovendo maior número de células viáveis (~68% para MTT e ~60% para LDH - 65 ?mol/L). Já a pentamidina (65 ?mol/L) diminuiu em ~68% e 258% a viabilidade dos hepatócitos, como resultados dos métodos do MTT e LDH, respectivamente. Conclui-se que a metoxiamidina, em concentração similar a LD50 (20 ?mol/L) para L. amazonensis, compromete de maneira discreta a bioenergética mitocondrial. Este efeito também foi observado em hepatócitos em suspensão, porém, nestas células em cultura, o composto parece exercer um efeito citoprotetor

Role of P2X7 Receptors in Immune Responses During Neurodegeneration

P2X7 receptors are ion-gated channels activated by ATP. Under pathological conditions, the extensive release of ATP induces sustained P2X7 receptor activation, culminating in induction of proinflammatory pathways with inflammasome assembly and cytokine release. These inflammatory conditions, whether occurring peripherally or in the central nervous system (CNS), increase blood-brain-barrier (BBB) permeability. Besides its well-known involvement in neurodegeneration and neuroinflammation, the P2X7 receptor may induce BBB disruption and chemotaxis of peripheral immune cells to the CNS, resulting in brain parenchyma infiltration. For instance, despite common effects on cytokine release, P2X7 receptor signaling is also associated with metalloproteinase secretion and activation, as well as migration and differentiation of T lymphocytes, monocytes and dendritic cells. Here we highlight that peripheral immune cells mediate the pathogenesis of Multiple Sclerosis and Parkinson’s and Alzheimer’s disease, mainly through T lymphocyte, neutrophil and monocyte infiltration. We propose that P2X7 receptor activation contributes to neurodegenerative disease progression beyond its known effects on the CNS. This review discusses how P2X7 receptor activation mediates responses of peripheral immune cells within the inflamed CNS, as occurring in the aforementioned diseases

Vitamin A oral supplementation induces oxidative stress and suppresses IL-10 and HSP70 in skeletal muscle of trained rats

Exercise training intensity is the major variant that influences the relationship between exercise, redox balance, and immune response. Supplement intake is a common practice for oxidative stress prevention; the effects of vitamin A (VA) on exercise training are not yet described, even though this molecule exhibits antioxidant properties. We investigated the role of VA supplementation on redox and immune responses of adult Wistar rats subjected to swimming training. Animals were divided into four groups: sedentary, sedentary + VA, exercise training, and exercise training + VA. Over eight weeks, animals were submitted to intense swimming 5 times/week and a VA daily intake of 450 retinol equivalents/day. VA impaired the total serum antioxidant capacity acquired by exercise, with no change in interleukin-1 and tumor necrosis factor- levels. In skeletal muscle, VA caused lipid peroxidation and protein damage without differences in antioxidant enzyme activities; however, Western blot analysis showed that expression of superoxide dismutase-1 was downregulated, and upregulation of superoxide dismutase-2 induced by exercise was blunted by VA. Furthermore, VA supplementation decreased anti-inflammatory interleukin-10 and heat shock protein 70 expression, important factors for positive exercise adaptations and tissue damage prevention. Our data showed that VA supplementation did not confer any antioxidative and/or protective effects, attenuating exercise-acquired benefits in the skeletal muscle

The effects of retinol oral supplementation in 6-hydroxydopamine dopaminergic denervation model in Wistar rats

Vitamin A (retinol) is involved in signaling pathways regulating gene expression and was postulated to be a major antioxidant and anti-inflammatory compound of the diet. Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder, characterized by loss of nigral dopaminergic neurons, involving oxidative stress and pro-inflammatory activation. The aim of the present study was to evaluate the neuroprotective effects of retinol oral supplementation against 6-hydroxydopamine (6-OHDA, 12 μg per rat) nigrostriatal dopaminergic denervation in Wistar rats. Animals supplemented with retinol (retinyl palmitate, 3000 IU/kg/day) during 28 days exhibited increased retinol content in liver, although circulating retinol levels (serum) were unaltered. Retinol supplementation did not protect against the loss of dopaminergic neurons (assessed through tyrosine hydroxylase immunofluorescence and Western blot). Retinol supplementation prevented the effect of 6-OHDA on Iba-1 levels but had no effect on 6-OHDA-induced GFAP increase. Moreover, GFAP levels were increased by retinol supplementation alone. Rats pre-treated with retinol did not present oxidative damage or thiol redox modifications in liver, and the circulating levels of TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-10 were unaltered by retinol supplementation, demonstrating that the protocol used here did not cause systemic toxicity to animals. Our results indicate that oral retinol supplementation is not able to protect against 6-OHDA-induced dopaminergic denervation, and it may actually stimulate astrocyte reactivity without altering parameters of systemic toxicity

Oral administration of carvacrol/β-cyclodextrin complex protects against 6-hydroxydopamine-induced dopaminergic denervation

Carvacrol (CARV) presents valuable biological properties such as anti-inflammatory and antioxidant activities. However, pharmacological uses of CARV are largely limited due to disadvantages related to solubility, bioavailability, preparation and storage processes. The complexation of monoterpenes with β-cyclodextrin (β-CD) increases their stability, solubility and oral bioavailability. Here, the protective effect of oral treatment with CARV/β-CD complex (25 μg/kg/day) against dopaminergic (DA) denervation induced by unilateral intranigral injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA - 10 μg per rat) was analyzed, in order to evaluate a putative application in the development of neuroprotective therapies for Parkinson's disease (PD). Pretreatment with CARV/β-CD for 15 days prevented the loss of DA neurons induced by 6-OHDA in adult Wistar rats. This effect may occur through CARV anti-inflammatory and antioxidant properties, as the pretreatment with CARV/β-CD inhibited the release of IL-1β and TNF-α; besides, CARV prevented the increase of mitochondrial superoxide production induced by 6-OHDA in cultured SH-SY5Y cells. Importantly, hepatotoxicity or alterations in blood cell profile were not observed with oral administration of CARV/β-CD. Therefore, this study showed a potential pharmacological application of CARV/β-CD in PD using a non-invasive route of drug delivery, i.e., oral administration

Las Provincias : diario de Valencia: Año XLVIII Número 16922 - 1913 Enero 26

A vitamina A (VA), uma vitamina lipossolúvel obtida na dieta, exerce um papel fundamental em vários processos fisiológicos e metabólicos, como a transcrição genética e a resposta imune. É armazenada no fígado, e frequentemente utilizada como antioxidante. A ingestão de suplementos é uma prática comum para a prevenção do estresse oxidativo, especialmente um estresse induzido por exercício. Dependendo da carga, a sinergia entre exercício, equilíbrio redox e sistema imunológico pode ser prejudicial, e é possível usar a suplementação como estratégia para a prevenção de lesões. Neste estudo, investigamos o papel da suplementação de VA nos parâmetros redox e resposta inflamatória do soro, músculo esquelético e fígado de ratos Wistar adultos treinados. Durante oito semanas, os animais foram submetidos a um treino de natação 5x por semana e ingestão diária de 450 equivalentes de retinol. A VA comprometeu a capacidade antioxidante total do soro adquirida pelo exercício, sem alteração nos níveis de IL-1β e TNF-α. No músculo esquelético, a VA causou peroxidação lipídica e dano proteico sem interferir na atividade das enzimas antioxidantes; no entanto, a VA diminuiu o imunoconteúdo de SOD1 e SOD2. Além disso, a VA diminuiu o imunoconteúdo da citocina anti-inflamatório IL-10 e da chaperona HSP70, duas proteínas importantes no processo de adaptações ao exercício e prevenção de danos teciduais. No fígado, a VA também causou dano lipídico e proteico, além de inibir o aumento da expressão de HSP70. O exercício sozinho aumentou a atividade das enzimas antioxidantes, e a VA inibiu esse aumento. Ainda assim, as citocinas pró-inflamatórias IL-1β e TNF-α apresentaram níveis mais baixos e a anti-inflamatória IL-10 aumentou no grupo exercitado e suplementado com VA. Ambos os grupos exercitados apresentaram níveis mais baixos do imunoconteúdo do receptor RAGE, mostrando que a VA não afetou esse fator. Em conclusão, no músculo esquelético, a suplementação de VA causou dano oxidativo e atenuou algumas importantes adaptações positivas adquiridas com o exercício; no entanto, apesar de a VA ter causado danos oxidativos no fígado, exerceu efeitos protetores liberando mediadores pró-inflamatórios. Portanto, a suplementação com VA parece ser prejudicial para o músculo esquelético, o tecido mais recrutado durante o treino, sem prejuízo para o local onde ocorre seu armazenamento e metabolismo, o fígado.Vitamin A (VA), a fat-soluble vitamin obtained in daily diet, exerts a fundamental role in several physiological and metabolic processes, such as gene transcription, and the immune response. It is stored in the liver, and usually applied as an antioxidant. Supplement intake is a common practice for oxidative stress prevention, especially an exercise-induced stress. Depending on the working load, exercise, redox balance, and immune system synergy can be harmful, and supplementation can be applied as a strategy for injury prevention. In this study, we investigated the role of VA supplementation on redox and immune responses in the serum, skeletal muscle and liver of adult Wistar trained rats. Over eight weeks, animals were submitted to swimming exercise training 5x/week and a VA daily intake of 450 retinol equivalents/day. VA impaired the total serum antioxidant capacity acquired by exercise, with no change in IL-1β and TNF-α levels. In skeletal muscle, VA caused lipid peroxidation and protein damage without differences in antioxidant enzyme activities; however, immunocontent analysis showed that expression of SOD1 was downregulated, and upregulation of SOD2 induced by exercise was blunted by VA. Furthermore, VA decreased anti-inflammatory IL-10 and HSP70 immunocontent, important factors for positive exercise adaptations and tissue damage prevention. In the liver, VA also caused lipid and protein damage, in addition to inhibiting the increase of HSP70 expression. Exercise alone increased the activity of antioxidant enzymes, and VA inhibited this improvement. Still, pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF-α showed lower levels and anti-inflammatory IL-10 was increased in the exercised group supplemented with VA. Both exercised groups had lower levels of the receptor RAGE immunocontent, showing that VA did not affect this factor. In conclusion, VA caused oxidative damage and blunted some important positive adaptations acquired with exercise in the skeletal muscle; however, even though VA caused oxidative damage in the liver, it exerted protective effects by releasing pro-inflammatory mediators. Therefore, VA supplementation appears to be detrimental to skeletal muscle, the most recruited tissue during exercise training, without harm for its storage and metabolism site, the liver

Efeitos da N-N' - difenil-4-metoxi-benzamidina sobre parâmetro do metabolismo energético em mitocôndrias e hepatócitos

Resumo: As amidinas têm como característica química a presença de dois átomos de nitrogênios ligados ao mesmo átomo de carbono. Para estes compostos diversas atividades biológicas são descritas. A pentamidina, uma diamidina aromática, é eficaz no tratamento de Pneumocystis carinii e de leishmanioses, porém, causa graves efeitos colaterais. Por isso, novos derivados de amidina têm sido sintetizados, dentre estes a N-N'-difenil-4-metoxi-benzamidina (metoxiamidina), que se mostrou efetiva contra L. amazonensis (LD50 20 ?mol/L) e T. cruzi (LD50 59 nmol/L). Neste estudo, a toxicidade da metoxiamidina foi avaliada em mitocôndrias e hepatócitos isolados. Em mitocôndrias oxidando ativamente glutamato e malato, o composto inibiu o estado 3 da respiração (25 nmol/mg de proteína) em ~15%, sendo os sítios de inibição o complexo I e o segmento entre a ubiquinona e o complexo III. A metoxiamidina estimulou o estado 4, nas concentrações de 50 e 65 nmol/mg de proteína em ~32% e ~43%, respectivamente. Como consequência destes efeitos, os valores do coeficiente de controle respiratório (CCR) e a razão ADP/O foram diminuídos. O efeito desacoplador da metoxiamidina, sugerido pelo estímulo do estado 4, foi confirmado pelo aumento do consumo de oxigênio no estado 4 induzido por oligomicina, chegando a ~69% (65 nmol/mg de proteína), e pelo aumento da atividade ATPásica em mitocôndrias intactas, em ~27% e ~64% para 50 e 65 nmol/mg de proteína, respectivamente. Mitocôndrias na presença de acetato de sódio tiveram seu inchamento inibido nas maiores concentrações do composto (50-65 nmol/mg de proteína, em ~16 e 32% respectivamente). Também o inchamento de mitocôndrias desenergizadas, na presença de K+ e valinomicina, foi inibido em ~20% nas mesmas concentrações, sugerindo que a metoxiamidina altera a permeabilidade e fluidez da membrana mitocondrial. Em modelo experimental de hepatócitos isolados, foram comparados os efeitos da metoxiamidina e pentamidina, nas concentrações de 25 e 65 ?mol/L. Nos ensaios de respiração em hepatócitos em suspensão, os resultados da metoxiamidina estão de acordo com os obtidos com mitocôndrias isoladas, com diminuição da respiração basal (~8% - 65 ?mol/L) e desacoplado (~26% - 65 ?mol/L) e aumento no estado leak (~47% - 65 ?mol/L). Para a pentamidina, os resultados foram semelhantes, com exceção para o estado leak, ocorrendo diminuição do consumo de oxigênio no estado basal (~18% - 65 ?mol/L) e desacoplado (~18% - 65 ?mol/L). Nestas células, os níveis piruvato não foram alterados pela presença dos compostos, mas os níveis de lactato aumentaram em ~17% na maior concentração (65 ?mol/L) de metoxiamidina no tempo de 40min. Em cultura de hepatócitos, o tratamento de 18h com metoxiamidina alterou a viabilidade celular, avaliada pelos métodos do MTT e atividade da enzima LDH, promovendo maior número de células viáveis (~68% para MTT e ~60% para LDH - 65 ?mol/L). Já a pentamidina (65 ?mol/L) diminuiu em ~68% e 258% a viabilidade dos hepatócitos, como resultados dos métodos do MTT e LDH, respectivamente. Conclui-se que a metoxiamidina, em concentração similar a LD50 (20 ?mol/L) para L. amazonensis, compromete de maneira discreta a bioenergética mitocondrial. Este efeito também foi observado em hepatócitos em suspensão, porém, nestas células em cultura, o composto parece exercer um efeito citoprotetor

A Single Dose of 5-MeO-DMT Stimulates Cell Proliferation, Neuronal Survivability, Morphological and Functional Changes in Adult Mice Ventral Dentate Gyrus

The subgranular zone (SGZ) of dentate gyrus (DG) is one of the few regions in which neurogenesis is maintained throughout adulthood. It is believed that newborn neurons in this region encode temporal information about partially overlapping contextual memories. The 5-Methoxy-N,N-dimethyltryptamine (5-MeO-DMT) is a naturally occurring compound capable of inducing a powerful psychedelic state. Recently, it has been suggested that DMT analogs may be used in the treatment of mood disorders. Due to the strong link between altered neurogenesis and mood disorders, we tested whether 5-MeO-DMT is capable of increasing DG cell proliferation. We show that a single intracerebroventricular (ICV) injection of 5-MeO-DMT increases the number of Bromodeoxyuridine (BrdU+) cells in adult mice DG. Moreover, using a transgenic animal expressing tamoxifen-dependent Cre recombinase under doublecortin promoter, we found that 5 Meo-DMT treated mice had a higher number of newborn DG Granule cells (GC). We also showed that these DG GC have more complex dendritic morphology after 5-MeO-DMT. Lastly, newborn GC treated with 5-MeO-DMT, display shorter afterhyperpolarization (AHP) potentials and higher action potential (AP) threshold compared. Our findings show that 5-MeO-DMT affects neurogenesis and this effect may contribute to the known antidepressant properties of DMT-derived compounds.Correction in: FRONTIERS IN MOLECULAR NEUROSCIENCE, Volume: 12, Article Number: 79, DOI: 10.3389/fnmol.2019.00079</p

Chronic in vivo optogenetic stimulation modulates Hebbian plasticity and spine density in the mouse hippocampus

Continuous excitation can trigger cell-wide homeostatic responses in neurons, altering membrane channels, promoting morphological changes and ultimately reducing synaptic weights. However, how synaptic downscaling interacts with classical forms of Hebbian plasticity is still unclear. In this study, we investigated whether chronic optogenetic stimulation of hippocampus CA1 pyramidal neurons in freely-moving mice could (a) cause morphological changes reminiscent of homeostatic scaling, and (b) lead to alterations in Hebbian plasticity. After 24 h of stimulation with 15-ms blue light pulses every 90 s, dendritic spine density was reduced in the CA1 region of mice expressing channelrhodopsin-2 (ChR2) when compared to controls. This protocol also impaired the induction of LTP and facilitated that of LTD in ex vivo slices obtained from ChR2-expressing mice immediately after the end of stimulation. Our results indicate that neuronal responses to prolonged network excitation can modulate subsequent Hebbian plasticity in the hippocampus