Papel da melatonina como neuroprotetora em alterações bioquímicas, comportamentais e morfológicas na prole de ratas Wistar submetidas à hipermetioninemia gestacional

Abstract

A metionina é um aminoácido sulfurado essencial para o organismo. Quando os níveis de metionina no sangue estão acima de 45 μM é caracterizada a hipermetioninemia, a qual pode ter sua origem hereditária, como na deficiência enzimática ou devido a causas não genéticas, como, por exemplo, uma dieta hiperproteica. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu um modelo de hipermetioninemia gestacional induzida e os filhotes das ratas submetidas ao modelo apresentaram alterações bioquímicas, hepáticas, musculares, comportamentais, além de alterações a nível morfológico no cérebro da prole de 21 e 30 dias de vida. A melatonina é um hormônio envolvido no ritmo circadiano e tem efeitos antioxidantes importantes. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito neuroprotetor da melatonina sobre os prejuízos observados na prole de ratas hipermetioninêmicas em parâmetros bioquímicos (enzimas Na+, K+-ATPase, catalase, superóxido dismutase, conteúdo de sulfidrilas e índice de dano ao DNA), em testes comportamentais (campo aberto, reconhecimento de objetos e labirinto aquático de Morris) e também realizamos análise morfológica, por microscopia eletrônica de transmissão, em córtex cerebral da prole. Fêmeas Wistar receberam metionina (2,68 μmol /g de peso corporal) e/ou melatonina (10 mg /kg de peso corporal) por injeções subcutâneas durante toda a gravidez. Ratas controle receberam solução salina no mesmo volume. Após a execução dos testes comportamentais aos 30 dias vida, parte da prole sofreu eutanásia para posterior análise bioquímica, e outra parte dos filhotes foram perfundidos para posterior análise morfológica. Os resultados mostraram que a hipermetioninemia gestacional reduziu a atividade das enzimas antioxidantes e da Na+, K+-ATPase no encéfalo. A melatonina preveniu, completamente, a diminuição da atividade da enzima catalase e parcialmente da Na+, K+-ATPase. A metionina causou danos ao DNA da prole e a melatonina preveniu parcialmente o aumento desse índice, porém a melatonina apresentou uma ação per se neste parâmetro. Em relação aos testes comportamentais, os dados indicaram que filhotes expostos à hipermetioninemia gestacional passaram mais tempo na zona central no teste de campo aberto, não diferenciaram os objetos novos no teste de reconhecimento de objetos e obtiveram um tempo superior para localizar o quadrante alvo e a plataforma na tarefa labirinto aquático de Morris. A melatonina preveniu somente o déficit de memória na tarefa de reconhecimento de objetos. A microscopia eletrônica revelou alterações morfológicas das células neuronais da prole de ratas hipermetioninêmicas e melatonina preveniu tais efeitos. Esses achados sugerem que a melatonina pode ser útil como terapia neuroprotetora capaz de minimizar, pelo menos em parte, os efeitos prejudiciais da hipermetioninemia materna na prole.

Methionine is an essential amino acid for the body. When blood methionine levels are above 45 μM hypermethioninemia is characterized, which may have its hereditary origin, via (through) enzyme deficiency or due to non-genetic causes, such as a hyperproteic diet. Our research group has developed a chemical model of induced gestational hypermethioninemia and the pups of rats submitted to model presented biochemical, hepatic, muscular and behavioral changes, as well as alterations at the morphological level in the brains of the offspring from 21 and 30 days of life. Melatonin is a hormone involved in the circadian rhythm and has important antioxidant effects. The objective of the present study was to evaluate the neuroprotective effect of melatonin on the observed damages in the offspring of hypermetioninemic rats in biochemical parameters (Na+, K+-ATPase, catalase, superoxide dismutase, sulfhydryl content and DNA damage index), in behavioral tests (open field, object recognition and water maze task) and also performed morphological analysis, by transmission electron microscopy, in the cerebral cortex of offspring. Female Wistar rats received methionine (2.68 μmol/g body weight) and /or melatonin (10 mg/kg body weight) by subcutaneous injections throughout the pregnancy. Control rats received saline solution in the same volume. After performing the behavioral tests at 30 days life, part of the offspring was euthanized for later biochemical analysis, and another part of the pups were perfused for later morphological analysis. The results showed that gestational hypermethioninemia reduced the antioxidant enzymes and Na+, K+-ATPase in the brain. Melatonin completely prevented the decrease of the activity of the catalase enzyme and partially of the Na+, K+-ATPase. Methionine caused damage to offspring DNA and melatonin partially prevented the increase of this index, but melatonin showed an action per se only in this parameter. Regarding behavioral tests, the results indicated that pups exposed to gestational hypermethioninemia spent more time in central area in open field test, did not differentiate the new objects in the recognition test, and obtained a higher time to locate the target quadrant and the platform in water maze test. Melatonin only prevented memory deficit in the object recognition task. Electron microscopy revealed alterations in morphological of cortical neural cells in offspring of hypermethioninemic rats and melatonin reversed such effects. These findings suggest that melatonin may be useful as neuroprotective therapy capable of minimizing, at least in part, the deleterious effects of maternal hypermetioninemia in offspring.