Estudo da disfunção mitocondrial em modelos de doença de Parkinson in vitro e in vivo e perspectivas terapêuticas
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Data
2021-10-01Primeiro membro da banca
Fachinetto, Roselei
Segundo membro da banca
Posser, Thais
Terceiro membro da banca
Klamt, Fabio
Quarto membro da banca
Puntel, Robson
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa cujos sintomas são resultado da perda neuronal progressiva, em especial de neurônios dopaminérgicos. Outra característica da DP é a disfunção mitocondrial que pode levar a um desbalanço na manutenção da energia celular. Modelos experimentais in vitro e in vivo têm sido utilizados para o estudo da DP. Nesse trabalho investigamos a bioenergética mitocondrial, e possíveis intervenções com foco na funcionalidade mitocondrial em modelos de DP in vitro e in vivo. No estudo in vitro utilizamos fatias de córtex, hipocampo e estriado expostas a 6-hidroxidopamina (6-OHDA), por 1 hora na concentração de 100 μM. Em fatias de córtex a 6-OHDA aumentou a resposta mitocondrial o que é demonstrado pelo aumento na fosforilação oxidativa (OXPHOS) relacionada ao complexo mitocondrial I (CI) e complexo mitocondrial II (CII), também houve aumento na atividade da lactato desidrogenase (LDH), sugerindo uma resposta adaptativa. Fatias de estriado expostas a 6-OHDA apresentaram um prejuízo mitocondrial, demonstrado pela diminuição de OXPHOS e diminuição do fluxo de elétrons relacionado à ATP sintase. Houve um aumento na produção de peróxido em fatias de hipocampo expostas à 6-OHDA, porém sem resposta adaptativa. Fatias de hipocampo, apresentaram um aumento na produção de peróxido, mas sem resposta adaptativa. A exposição simultânea das fatias a 6-OHDA e n-acetilcisteína (NAC) foi capaz de conter os efeitos da 6-OHDA sobre o fluxo de elétron em todas as regiões cerebrais testadas. No estudo in vivo, utilizamos moscas Drosophila melanogaster com deleção do gene PTEN-induced putative kinase 1 (pink1) como modelo de DP avaliando parâmetros relacionados a funcionalidade mitocondrial e manutenção da energia celular durante o envelhecimento nos estágios de 3, 15 e 30 dias de vida. Em nosso estudo, a perda do gene pink1 diminuiu a porcentagem de sobrevivência das moscas e comprometeu o comportamento de escalada durante o envelhecimento. Além disso, moscas pink1 apresentaram prejuízo na função mitocondrial o que foi demonstrado pela diminuição no fluxo de oxigênio relacionado a OXPHOS CI&CII e na transferência de elétrons ETS CI&CII em 15 e 30 dias de vida. Curiosamente, moscas pink1 aos 15 dias de vida apresentaram atividade da citrato sintase (CS) dimunuída acompanhada de um aumento na atividade da lactato desidrogenase (LDH) e diminuição da OXPHOS CII e ETS CII. Contrariamente, houve um aumento na atividade da CS e uma diminuição da atividade da LDH em moscas pink1 aos 30 dias de vida. Além disso, houve aumento dos níveis de peróxido em moscas pink1 aos 15 e 30 dias de vida. Esses resultados demonstram um perfil bioenergético distinto em moscas pink1 durante o envelhecimento sugerem uma possível troca de metabolismo energético de oxidativo para glicolítico aos 15 dias de vida. Considerando esses resultados, utilizamos um tratamento com cafeína na concentração de 0,5 mg/mL com o intuito de investigar se essa xantina com característica antioxidante teria potencial para reverter ou melhorar parâmetros relacionados à funcionalidade mitocondrial em moscas pink1. Os resultados obtidos demonstraram que o tratamento com cafeína em moscas pink1 desde o estágio larval até o terceiro dia de vida adulta foi capaz de aumentar os níveis de OXPHOS CI&CII e ETS CI&CII, além de aumentar as eficiências de acoplamento relacionadas a OXPHOS e ETS e melhorar a organização da rede mitocondrial. Sendo assim em linhas gerais, esse trabalho demonstra as alterações de funcionalidade/ adaptação mitocondrial em dois modelos distintos de DP, além de confirmar a função mitocondrial como possível alvo de ação para duas reconhecidas substâncias antioxidantes, NAC e cafeína.
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