Effects of Hypericum perforatum on turning behavior in an animal model of Parkinson's disease

A Doença de Parkinson é uma doença neurodegenerativa relacionada à idade, caracterizada pela morte lenta e progressiva de neurônios dopaminérgicos da substância negra pars compacta. O Hypericum perforatum (H. perforatum) é um fitoterápico utilizado como antidepressivo, apresentando propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e nootrópicas. Neste trabalho, avaliaram-se os efeitos do tratamento com H. perforatum no comportamento rotatório de ratos no modelo da doença de Parkinson induzido pela administração unilateral de 6-OHDA no feixe prosencefálico medial. Ratos Wistar machos foram tratados com H. perforatum (100, 200 ou 400 mg/kg, v.o.) por 35 dias (do 28º dia antes até o 7º dia após a lesão). As rotações ipsilaterais e contralaterais à lesão foram registradas no 7º, 14º e 21º dias após a cirurgia. As três doses de H. perforatum utilizadas reduziram o número de rotações contralaterais, indicando um possível efeito neuroprotetor da planta. Porém, o H. perforatum não impediu a redução na expressão da enzima tirosina hidroxilase no estriado lesionado, quantificada por Western blot. Propomos que o H. perforatum possa bloquear o aumento da expressão dos receptores dopaminérgicos no estriado lesionado com 6-OHDA. Entretanto, estudos adicionais são necessários para identificar o mecanismo exato pelo qual o H. perforatum reduziu o número de rotações contralaterais. Os resultados do presente estudo sugerem o H. perforatum como um potencial agente terapêutico para a doença de Parkinson.Parkinson's disease (PD) is an age-related neurodegenerative disorder characterized by the slow and progressive death of dopaminergic neurons in the (substantia nigra pars compact). Hypericum perforatum (H. perforatum) is a plant widely used as an antidepressant, that also presents antioxidant and anti-inflammatory properties. We evaluated the effects of H. perforatum on the turning behavior of rats submitted to a unilateral administration of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the medial forebrain bundle as an animal model of PD. The animals were treated with H. perforatum (100, 200, or 400 mg/kg, v.o.) for 35 consecutive days (from the 28th day before surgery to the 7th day after). The turning behavior was evaluated at 7, 14 and 21 days after the surgery, and the turnings were counted as contralateral or ipsilateral to the lesion side. All tested doses significantly reduced the number of contralateral turns in all days of evaluation, suggesting a neuroprotective effect. However, they were not able to prevent the 6-OHDA-induced decrease of tyrosine hydroxylase expression in the lesioned striatum. We propose that H. perforatum may counteract the overexpression of dopamine receptors on the lesioned striatum as a possible mechanism for this effect. The present findings provide new evidence that H. perforatum may represent a promising therapeutic tool for PD

Investigação dos sintomas emocionais da doença de Parkinson em um modelo experimental e o potencial terapêutico da agmatina: envolvimento do gênero, eventos estressores e de fatores epigenéticos e neurotróficos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2018.A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais comum na atualidade, sendo caracterizada pela perda progressiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra pars compacta (SNpc) e a consequente redução nos níveis de dopamina no estriado e o aparecimento dos sintomas motores da doença. A etiologia da DP ainda não é completamente compreendida, mas acredita-se que se trata de uma doença multifatorial, onde fatores genéticos e ambientais influenciam no seu desenvolvimento. A depressão representa o principal sintoma não motor da DP, que pode ser desenvolvida precocemente e piora substancialmente a qualidade de vida dos pacientes. A depressão na DP é mais prevalente em mulheres, sua base neurobiológica permanece pouco compreendida e não responde efetivamente às terapias antidepressivas disponíveis. Por outro lado, a agmatina é uma substância com ação antidepressiva, atuando através de diversos mecanismos moleculares. O objetivo desse trabalho foi avaliar possíveis diferenças entre gêneros e o impacto de eventos estressores na suscetibilidade de camundongos ao desenvolvimento de prejuízos emocionais através da administração intranasal (i.n.) de 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP). Além disso, investigou-se o envolvimento de mecanismos neurotróficos e epigenéticos no desenvolvimento da depressão na DP e o potencial antidepressivo da agmatina no controle das alterações emocionais, neurotróficas e epigenéticas induzidas pela administração i.n. de MPTP. A administração i.n. de MPTP induziu comportamento do tipo-depressivo seletivamente em camundongos fêmeas da linhagem C57BL/6, bem como em camundongos previamente ovariectomizadas e em camundongos fêmeas com 20 meses de idade, que foi associado a uma redução no imunoconteúdo das neurotrofinas BDNF e GDNF no córtex pré-frontal e hipocampo desses animais. O tratamento por via oral com agmatina nas doses de 1 e 10 mg/kg durante 15 dias reverteu os prejuízos emocionais induzidos pela administração i.n. de MPTP em camundongos fêmeas C57BL/6 avaliados nos testes de borrifada com sacarose, suspensão pela cauda e do nado forçado, bem como atenuou a redução do imunoconteúdo de BDNF no hipocampo. A administração i.n. de MPTP induziu alterações epigenéticas associadas ao gene do BDNF, como o aumento da metilação do DNA e da metilação de proteínas histonas e a redução da acetilação de proteínas histonas e o tratamento por via oral com agmatina na dose de 1 mg/kg durante 15 dias controlou essas alterações. Por fim, observamos que o estresse crônico induzido pela administração de corticosterona pela via oral pode aumentar a suscetibilidade dos animais em desenvolver comportamentos do tipo-depressivo após a administração i.n. de MPTP. Assim, conclui-se que o modelo animal de DP induzido através da administração i.n. de MPTP é uma ferramenta útil no estudo dos sintomas emocionais da DP por reproduzir as alterações comportamentais, bioquímicas e epigenéticas associadas. Além disso, os resultados obtidos demonstram que camundongos fêmeas C57BL/6 são mais sensíveis aos prejuízos emocionais e a redução do imunoconteúdo de neurotrofinas induzidos pelo MPTP i.n. e que estes prejuízos comportamentais são acompanhados pelo aumento da metilação do DNA, aumento da metilação e redução da acetilação de histonas associadas ao gene do BDNF. Por fim, demonstramos de maneira pioneira o potencial da agmatina no tratamento dos prejuízos emocionais associados à DP agindo através de mecanismos neurotróficos e epigenéticos.Abstract : Parkinson's disease (DP) is the second most common neurodegenerative disease and is characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc) with the consequent reduction of dopamine levels in the striatum and the appearance of motor symptoms. The etiology of PD remains unclear, but it is believed to be a multifactorial disease, where genetic and environmental factors influence its development. Depression is the main non-motor symptom of PD, which can be developed early and substantially worsens patients' quality of life. Depression in PD is more prevalent in women, its neurobiological basis remains poorly understood and does not effectively respond to available antidepressant therapies. On the other hand, agmatine is a substance with well known antidepressant effects, acting through several molecular mechanisms. Therefore, the objective of this study was to evaluate putative gender-related differences as well as the impact of stressful events on the susceptibility of mice to the development of emotional alterations following the intranasal (i.n.) administration of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). In addition, we investigated the involvement of neurotrophic and epigenetic mechanisms in the development of depression in PD and the antidepressant potential of agmatine in the management of these deficits induced by i.n. MPTP. The i.n. administration of MPTP induced selective depressive-like behavior in C57BL/6 female mice as well as in ovariectomized and aged (20-month-old) female mice, which was associated with a reduction in the immunocontent of BDNF and GDNF in the prefrontal cortex and hippocampus. Oral treatment with agmatine (1 and 10 mg/kg) for 15 days reversed the emotional deficits induced by i.n. MPTP administration in C57BL/6 female mice evaluated in splash, tail suspension and forced swimming tests and attenuated the reduction of the immunocontent of BDNF in the hippocampus of these animals. The i.n. administration of MPTP induced epigenetic changes associated with the BDNF gene, such as increased DNA methylation and methylation and acetylation of histone proteins. The oral treatment with agmatine (1 mg/kg) for 15 days attenuated these changes. Finally, we observed that the chronic stress induced by oral corticosterone administration during 21 days may increase the susceptibility of the animals to develop depressive-like behavior after i.n. MPTP. In conclusion, these findings indicated that the i.n. MPTP is a useful model for the study of the emotional symptoms of PD by reproducing the behavioral, biochemical and epigenetic alterations associated. Moreover, C57BL/6 female mice are more sensitive to the emotional alterations induced by the i.n. administration of MPTP and that behavioral alterations are associated with the reduction of neurotrophins immunocontent, increased methylation and reduction of histone acetylation associated with the BDNF gene. Finally, this study provides new evidence of the potential of agmatine for the treatment of emotional symptoms of PD acting through neurotrophic and epigenetics mechanisms

EFEITO COMPORTAMENTAL DAS ESTATINAS EM UM MODELO ANIMAL DA DOENÇA DE PARKINSON

A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais comum na atualidade, e ainda não há nenhuma terapia eficaz para controlar a progressão da doença, os tratamentos atuais apenas aliviam os sintomas. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade neuroprotetora das estatinas sobre os neurônios dopaminérgicos de ratos com lesão pela neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA) como modelo animal da DP. Para testar tal hipótese, os animais foram submetidos à cirurgia estereotáxica para a infusão de 6-OHDA no feixe prosencefálico medial (FPM) a fim de provocar a morte de neurônios dopaminérgicos. Duas metodologias diferentes foram empregadas neste estudo para a lesão dopaminérgica, 1) infusão bilateral para os testes de reconhecimento social, preferência à sacarose, natação forçada e campo aberto, 2) infusão unilateral para o teste do comportamento rotatório. Os animais foram tratados durante 10 dias (3 dias antes da cirurgia e por mais 7 dias após) com veículo, sinvastatina ou pravastatina na dose de 10 mg/kg. Foram testadas duas estatinas com solubilidades diferentes para avaliar se o efeito acontece apenas sobre o sistema nervoso central ou se há efeito periférico. No teste do reconhecimento social os animais dos grupos 6-OHDA tratados com as estatinas tiveram um desempenho significativamente melhor do que os animais do grupo 6-OHDA+veículo. No teste da natação forçada, os animais do grupo 6-OHDA tratados com estatinas ficaram menos tempo imóveis quando comparados com os animais do grupo 6-OHDA+veículo. No teste do comportamento rotatório, o número de rotações contralaterais dos animais lesionados e tratados com as estatinas foi significativamente menor quando comparado com os animais do grupo 6-OHDA+veículo. Esses resultados sugerem que as estatinas possam ter diminuído a morte de neurônios dopaminérgicos. Para confirmar essa hipótese, foi realizada a técnica de Western Blot para a expressão da enzima tirosina hidroxilase (TH) no FPM. Mais alguns testes precisam ainda ser realizados para confirmar o potencial neuroprotetor das estatinas.Currently Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease, and yet there is no effective therapy to control the progression of the disease, current treatments only relieve symptoms. The aim of this study was to evaluate the neuroprotective ability of statins on dopaminergic neurons from rats injured by the neurotoxin 6-hydroxydopamine (6-OHDA), which was used as an animal model for PD. In order to test this hypothesis, the animals underwent stereotaxic surgery for infusion of 6-OHDA into the medial forebrain bundle in order to cause the death of dopaminergic neurons. Two different methodologies were used in this study regarding dopaminergic injury, 1) bilateral infusions for tests of social recognition, preference for sucrose, forced swimming test and open field, 2) unilateral infusion for test rotational behavior. The animals were treated for 10 days (3 days before surgery and for 7 days after) with vehicle, simvastatin or pravastatin 10 mg/kg. Statins with two different solubility were tested to evaluate if the effect occurs only on the central nervous system or if there is a peripheral effect too. In the social recognition test the animals 6-OHDA treated with statins had a significantly better performance than those of group 6-OHDA+vehicle. In the forced swimming test, animals 6-OHDA treated with statins spent less time immobile compared with animals of the 6-OHDA+vehicle. In the rotational behavior test the number of contralateral rotations in animals 6-OHDA treated with statins was significantly smaller when compared with animals of group 6-OHDA+vehicle. These results suggest that statins may have decreased the death of dopaminergic neurons. To confirm this hypothesis, the Western Blot test was performed for expression of the enzyme tyrosine hydroxylase (TH). Its still necessary to conduct further tests to confirm the neuroprotective potential of statins

Melatoninergic System in Parkinson’s Disease: From Neuroprotection to the Management of Motor and Nonmotor Symptoms

Melatonin is synthesized by several tissues besides the pineal gland, and beyond its regulatory effects in light-dark cycle, melatonin is a hormone with neuroprotective, anti-inflammatory, and antioxidant properties. Melatonin acts as a free-radical scavenger, reducing reactive species and improving mitochondrial homeostasis. Melatonin also regulates the expression of neurotrophins that are involved in the survival of dopaminergic neurons and reduces α-synuclein aggregation, thus protecting the dopaminergic system against damage. The unbalance of pineal melatonin synthesis can predispose the organism to inflammatory and neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease (PD). The aim of this review is to summarize the knowledge about the potential role of the melatoninergic system in the pathogenesis and treatment of PD. The literature reviewed here indicates that PD is associated with impaired brain expression of melatonin and its receptors MT1 and MT2. Exogenous melatonin treatment presented an outstanding neuroprotective effect in animal models of PD induced by different toxins, such as 6-hydroxydopamine (6-OHDA), 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), rotenone, paraquat, and maneb. Despite the neuroprotective effects and the improvement of motor impairments, melatonin also presents the potential to improve nonmotor symptoms commonly experienced by PD patients such as sleep and anxiety disorders, depression, and memory dysfunction