Permeabilidade mitocondrial transitoria na excitotoxicidade e na lesão neuronal da acidemia metilmalonica

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

A permeabilidade mitocondrial transitória (PMT) tem sido implicada na morte celular em diversos modelos de desordens neurodegenerativas, incluindo hipoglicemia, isquemia e trauma cerebral. No presente trabalho, estudamos a PMT em mitocôndrias isoladas de cérebro de rato. A PMT induzida por Ca2+ foi estimulada por Na+ e prevenida pela combinação de ADP e ciclosporina A (CsA), inibidores da PMT. EGTA, um quelante de Ca2+,ou a inibição da captação de Ca2+por vermelho de rutênio, revertem parcialmente a dissipação do potencial de membrana mitocondrial associada à PMT. Esta foi significantemente inibida por catalase, indicando a participação de espécies reativas de oxigênio (EROs) neste processo. Pela detecção de EROs por meio da oxidação do marcador diclorodihidrofluoresceína(H2DCF), observamos um aumento de EROs após a captação de Ca2+pela mitocôndria;este aumento de produção de EROs foi estimuladopor Na+ e totalmente revertido pela adição de ADP e CsA, indicando que a PMT promove estresse oxidativo mitocondrial. Este processo pode ser, em parte, explicado pela depleção de NAD(P)H na indução da PMT induzida por Ca2+,em mitocôndrias de cérebro de rato. Sabe-se que NADPH mantém a função antioxidante dos sistemas glutationa redutase/peroxidase e tioredoxina redutase/peroxidase. Além disto, a PMT está associada com a peroxidação lipídica de membrana. Estes resultados indicam que a PMT, decorrente do aumento de EROs induzido por Ca2+em mitocôndrias isoladas de cérebro, leva a danos oxidativos secundários, como a peroxidação lipídica. Para estudar o envolvimento da PMT e proteínas Bcl-2 na excitotoxicidade mediada pelo receptor de glutamato N-metil-D-aspartado (NMDA), foram realizadas em camundongos transgênicos que hiperexpressam Bcl-2 e em ratos, injeções intra-estriatais de ácido quinolínico, um agonista específico deste receptor. O ácido quinolínico causou uma degeneração de aproximadamente 50% do volume estriatal em ratos e camundongos. Camundongos transgênicos que hiperexpressam a proteína Bcl-2, uma proteína que inibe estímulos apoptóticos, e o tratamento de ratos com CsA não mostraram redução da toxicidade ao ácido quinolínico. Mitocôndrias isoladas de cérebro de ratos tratados com CsA mostraram resistência à indução de permeabilização induzida por Ca2+, indicando proteção contra a PMT. Concluímos que a excitotoxicidade estriatal mediada por ácido quinolíniconão é dependente da PMT e da morte celular por apoptose, sensívela Bcl-2. Mudanças na integridade mitocondrial, liberação de ERas e homeostase de Ca2+ estão envolvidas na patogênese de várias desordens neurológicas, incluindo a acidemia metilmalônica e a doença de Huntington (HD). Estas desordens neurodegenerativas cursam com inibição parcial do complexo II da cadeia respiratória itocondrial.Neste trabalho, nós estudamos os mecanismos pelos quais os inibidores do complexo 11 da cadeia respiratória, malonato (MA), metilmalonato (MMA) e 3-nitropropionato (3-NP) afetam a função mitocondrial e a sobrevivência neuronal in vitro. Observou-se que estes três inibidores, em concentrações que inibem aproximadamente 50% a respiração, induzem permeabilização mitocondrial quando na presença de concentrações micromolares de ci+. ADP, CsA e catalase preveniram este efeito, indicando que é mediado por ERas e PMT.Os efeitos de MA, MMA e 3-NP também foram observados em mitocôndrias isoladas de figado e rim, mas necessitaram uma maior inibição respiratória. Em cérebro, a PMT promovida por inibidores do complexo II foi estimulada pelo aumento da captação/liberação de Ca2+ mitocondrial e foi inibida quando a mitocôndria foi précarregada com Ca2+ou a entrada de Ca2+na matriz mitocondrial foi somente passiva. Em adição aos experimentos com mitocôndrias isoladas, o efeito de MMA também foi estudado em cultura de células PC12 e fatias de estriado de ratos adultos. MMA promoveu morte celular nas fatias de estriado e cultura de células PC12, num mecanismo sensível à CsA e bongkrekato, e não diretamente relacionado à inibição respiratória. Conclui-se que, em condições em que o complexo II da cadeia respiratória mitocondrial está parcialmente inibidano sistema nervoso central, a morte neuronal envolve a participação da PMT

ASSUNTO(S)

mitocondria traumatismos cerebrais neuroplastia

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