Metionina altera parâmetros bioquímicos e comportamentais em ratos : estudos in vitro e in vivo

Abstract

A hipermetioninemia ocorre em muitas doenças metabólicas, dentre elas, na deficiência da enzima metionina adenosiltransferase e na homocistinúria. Pacientes afetados por essas doenças podem apresentar alterações neurológicas e hepáticas; entretanto, os mecanismos responsáveis por essas manifestações não estão totalmente elucidados. No presente trabalho inicialmente avaliamos o efeito in vitro da metionina sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em hipocampo de ratos. Resultados mostraram que a pré-incubação de homogeneizados de hipocampo com metionina diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que antioxidantes (glutationa e trolox) preveniram esse efeito. Verificou-se também que a metionina diminuiu o potencial antioxidante total não enzimático (TRAP), aumentou a lipoperoxidação (medida pela quantidade de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS e pela quimiluminescência) e não alterou a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSH-Px) e superóxido dismutase (SOD). A seguir, desenvolvemos um modelo químico experimental de hipermetioninemia em ratos, a fim de estudar e melhor compreender os mecanismos fisiopatológicos dessa doença. Utilizando esse modelo, verificamos diversos parâmetros bioquímicos cerebrais, como a atividade da Na+,K+-ATPase e da acetilcolinesterase, alguns parâmetros de estresse oxidativo, o conteúdo lipídico total, bem como o aprendizado e a memória em ratos submetidos à tarefa do labirinto aquático de Morris. Também avaliamos parâmetros de estresse oxidativo em fígado de ratos hipermetioninêmicos. O modelo crônico de hipermetioninemia foi realizado do 6o ao 28o dia de vida e as doses de metionina administradas variaram de 1,34 a 2,68 mmol/g de peso corporal. Os ratos controles receberam solução salina no mesmo volume. As concentrações plasmáticas obtidas foram de 2 mmol/L, similares àquelas encontradas no plasma de pacientes hipermetioninêmicos. Os níveis cerebrais de metionina foram de aproximadamente 1 mmol/g de tecido. No tratamento agudo, ratos de 29 dias receberam uma injeção de metionina, na dose VIII de 2,68 mmol/g de peso corporal. Os resultados mostraram que a hipermetioninemia aguda e crônica aumentou o TBARS e reduziu a Na+,K+- ATPase em cérebro de ratos. A hipermetioninemia crônica reduziu o conteúdo total de gangliosídios, fosfolipídios e colesterol, e não alterou a CAT e o conteúdo tiólico total em cérebro de ratos. Também observamos que a administração crônica de metionina provocou um déficit na memória de trabalho e um aumento na atividade da acetilcolinesterase cerebral. Por outro lado, a administração aguda de metionina não alterou a atividade dessa enzima em cérebro de ratos. Por fim, demonstramos que a hipermetioninemia crônica aumentou a quimiluminescência, o conteúdo de carbonilas e a atividade da GSH-Px, e diminuiu o TRAP e a atividade da CAT em fígados de ratos. Em contraste, não houve alteração nos níveis de TBARS, TAR, conteúdo tiólico total e na atividade da SOD em fígado de ratos. Nossos achados, em conjunto, poderão auxiliar na compreensão das alterações neurológicas e hepáticas observadas em pacientes hipermetioninêmicos.

Hypermethioninemia is the biochemical hallmark of many metabolic disorders, such as methionine adenosyltransferase activity deficiency and homocystinuria. Affected patients can present neurological and hepatic alterations, whose underlying mechanisms are not yet fully established. In the present work, we evaluated the in vitro effect of methionine on Na+,K+-ATPase activity and some parameters of oxidative stress in hippocampus of rats. Results showed that incubation of homogenates of hippocampus with methionine diminished Na+,K+- ATPase activity and that simultaneous incubation with some antioxidants, such as glutathione and trolox prevented this effect. We also demonstrated that methionine decreased total radical antioxidant potential (TRAP), increased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) e chemiluminescence (both are markers of lipid peroxidation), but did not alter the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GSH-Px) and superoxide dismutase (SOD) in hippocampus of rats. Afterwards, considering that animal models are useful to better understand the physiopathology of human diseases, we developed a chemically induced experimental model of hypermethioninemia in rats. By using this model, we verified many biochemical parameters, as Na+,K+-ATPase and acetylcholinesterase activities, some oxidative stress parameters, total lipid content, as well as learning and memory in rats on Morris water maze task. We also determined the effect chronic hypermethioninemia on some parameters of oxidative stress in liver of rats. Chronic hypermethioninemia was performed from the 6th to the 28th day of life and methionine doses administered (1.34–2.68 mmol/g of body weight) were chosen in order to induce plasma levels similar to those described in hypermethioninemic patients (around to 2 mmol/L). By this treatment, we also produced high levels of methionine (approximately 1 mmol/g wet tissue) in brain of rats. Control rats received saline in the same volumes. In acute treatment, 29-day-old rats received one single injection of methionine (2.68 mmol/g of body weight). Results showed that acute and chronic administration of methionine X enhanced TBARS levels and decreased Na+,K+-ATPase activity in brain of rats. Chronic hypermethioninemia reduced total content of gangliosides, phospholipids and cholesterol, but did not change CAT activity and total thiol content brain of rats. We also observed that methionine-treated rats presented impaired performance on working memory task and an increase in brain acetylcholinesterase activity. On the other hand, acute administration did not alter this enzyme activity. Finally, we demonstrated that chronic hypermethioninemia increased chemiluminescence, protein carbonyl content and GSH-Px activity, and decreased TRAP and CAT activity in liver of rats. In contrast, TBARS, TAR, total thiol content and SOD activity were not affected by methionine administration in liver of rats. Altogether, our findings may be helpful in the understanding of the neurological and hepatic alterations observed in hypermethioninemic patients.