Parâmetros comportamentais e neurotóxicos de gama-decanolactona em modelos experimentais de epilepsia, estresse oxidativo e genotoxicidade

Abstract

Gama-decanolactona (GD) é um composto monoterpeno com estrutura semelhante às lactonas naturais, que estão presentes em diferentes espécies e são usadas como terapia farmacológica na região amazônica. GD mostrou um efeito anticonvulsivo em ambos os modelos de pentilenotetrazol (PTZ) agudo e crônico e atua como um antagonista de glutamato não-competitivo. Considerando estudos anteriores sobre atividades biológicas de GD, o presente estudo teve como objetivo explorar o seu perfil anticonvulsivante em diferentes modelos de epilepsia em camundongos e sobre parâmetros de estresse oxidativo, neuroinflamação e genotoxicidade em células microgliais N9. A atividade anticonvulsiva de GD (100 e 300 mg/kg) foi investigada em convulsões induzidas por aminofilina, isoniazida, picrotoxina, 4-aminopiridina (4-AP) e pilocarpina em camundongos machos. Os animais receberam uma administração de solução salina (SAL), GD ou diazepam (DZP 2 mg/kg), de controle positivo e após 30 min receberam os seguintes agentes convulsivos: aminofilina, isoniazida, picrotoxina, 4-AP ou pilocarpina. Os parâmetros avaliados durante 1h foram a latência para a primeira convulsão, a porcentagem de convulsões e a taxa de mortalidade. A fim de avaliar a neurotoxicidade de GD 100 e 300 mg/kg, foi realizado o teste de desempenho de rotarod. O tempo para cair do rotarod foi gravado em diferentes momentos após a administração GD. E por último foi avaliado o desempenho de GD 100 e 300 mg/kg no teste de sono induzido por DZP (17 mg/kg). Os resultados demonstraram que GD foi capaz de aumentar a latência para a primeira convulsão induzida pela aminofilina, isoniazida, 4-AP e pilocarpina, mas não para picrotoxina. No teste de rotarod, GD 300 mg/kg reduziu o tempo de latência para cair da barra após 30 min de administração, mas não após 60, 90 ou 120 min. GD 300 mg/kg aumentou a latência do sono induzido pro DZP. Os resultados acima revelaram que GD apresentou um efeito anticonvulsivo nos modelos de epilepsia utilizados neste estudo, principalmente na dose de 300 mg/kg, bem como o tempo de latência para a primeira convulsão, sugerindo que GD pode modular as vias da adenosina e afetar os canais de potássio, direta ou indiretamente. O papel de GD sobre o estresse oxidativo em status epilepticus (SE) foi investigado medindo a produção de espécies reativas de oxigênio (EROS), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), teor de nitrito, e os danos do DNA induzidos por pilocarpina no córtex cerebral de camundongos. GD foi capaz de aumentar as atividades de SOD e CAT, diminuir a produção de EROS, NO e danos no DNA durante o estabelecimento de SE no córtex cerebral. Estes dados sugerem que as enzimas SOD e CAT são o principal sistema de eliminação de radicais livres, e GD fornece neuroproteção contra o aumento do estresse oxidativo no cérebro. Um modelo clássico para investigar se uma droga atua modulando a neuroinflamação é utilizar a linhagem celular N9 (célula neuronal da microglia murina) ativada com o químico lipopolissacárideo (LPS), que sabidamente, provoca inflamação. Assim, investigou-se o efeito da GD sobre parâmetros inflamatórios e apoptóticos nesse sistema. Avaliou-se a expressão protéica por western blotting das seguintes proteínas: óxido nítrico sintetase induzível (iNOS) e fator de necrose tumoral-alpha (TNF-α), p-38 fosforilada e não fosforilada. Avaliou-se também a atividade da caspase 9-clivada e a formação de EROS por citometria de fluxo bem como o dano ao DNA pelo ensaio cometa alcalino. Nos resultados in vitro, GD atenuou a ativação de células N9 microglias, inibiu a formação de EROS intracelular e a expressão de iNOS e TNF-α induzidas por LPS nas células. Além disso, GD bloqueou a fosforilação da p38, inibiu a caspase-9 clivada e o dano ao DNA. Estes dados indicam que GD tem um potencial terapêutico neuroprotetor e que exerce os seus efeitos através da inibição da inflamação.

Gamma-decanolactone (GD) is a monoterpene compound similar to natural lactones in structure, which are present in different species and are used as remedy in the Amazonian region. GD shows an anticonvulsant effect in both the acute and chronic pentileneterazole (PTZ) models and acts as a non-competitive glutamate antagonist. Considering previous studies on biological activities of GD, the present study aimed to explore its anticonvulsant profile in different epilepsy models in mice and on oxidative stress parameters in N9 cell. The anticonvulsant activity of GD (100 and 300 mg/kg) was investigated on seizures induced by aminophylline (AMPH), isoniazid (INH), picrotoxin (PCT), 4-aminopyridine (4-AP) an pilocarpine (PIL) in male mice. The animals received one administration of saline (SAL), GD or the positive control diazepam (DZP 2 mg/kg), and after 30 min they received the following convulsant agents: AMPH, INH, PCT, 4-AP or PIL The parameters evaluated during 1h were the latency to first seizure, the occurrence of seizure and the mortality rate. In order to evaluate the neurotoxicity of GD 100 and 300 mg/kg, the rotarod performance test was performed. The time to fall of the rotarod was recorded at different times after the GD administration. The results demonstrated that GD was able to extend the latency to first seizure induced by AMPH, INH, 4-AP and PIL, but not PCT. In the rotarod test GD 300mg/kg reduced the latency to fall of the bar just at 30 min after the administration, but not at 60, 90 or 120 min. The above results revealed that GD presented an anticonvulsant effect in the epilepsy models used in this study, especially at the dosage of 300mg/kg, as well as the latency to the first seizure, suggesting that the GD could modulate the adenosine and GABA pathways and affect potassium channels directly or indirectly. The role of gamma-decanolactone (GD) on oxidative stress in pilocarpine-induced SE was investigated by measuring ROS production, superoxide dismutase and catalase activities, nitrite content, and DNA damage in the mice cerebral cortex. GD was able to increase the superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities, decreased the ROS, NO production, and DNA damage during the SE establishment in the cerebral cortex. These data suggest that the cortex use SOD and CAT enzymes as the major free-radicals scavenging system, and GD provides neuroprotection against the increase of oxidative stress in the brain. Because previous works have consistently demonstrated the N9 microglial-neuronal system for neuroinflammation investigations, these cells are considered appropriate for this kind of research. To investigate the inhibitory effect of GD on the production of ROS and inducible nitric oxide synthase (iNOS) in lipopolysaccharide (LPS) - stimulated N9 murine microglial cells through the p38 MAPK signaling pathway. The results in vitro the GD attenuated the activation of N9 cells and inhibited intracellular ROS and the expression of iNOS and TNF-α induced by LPS in the cells. In addition, GD blocked the phosphorylation of p38 and inhibited cleaved caspase-9 and DNA damage. These data indicate that GD has therapeutic potential for the treatment of neurodegenerative diseases, and that it exerts its effects by inhibiting inflammation.