Efeitos da suplementação com creatina e piruvato sobre parâmetros de estresse oxidativo e metabolismo energético em cérebro de animais submetidos à fenilcetonúria

Abstract

A fenilcetonúria (PKU) é um erro inato do metabolismo (EIM) causado pelo mau funcionamento da enzima fenilalanina-hidroxilase (PAH) hepática. Se não tratada, a fenilalanina (Phe) se acumula no sangue e nos tecidos dos pacientes, perturbando uma infinidade de processos fisiológicos, afetando notavelmente o desenvolvimento do cérebro e as funções cognitivas. Evidências crescentes mostram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na neurofisiopatologia subjacente à PKU, além de distúrbios do metabolismo energético que podem manter estreita relação com os desequilíbrios redox. Como as propriedades da creatina (Cr) e do piruvato (Pyr) permitem que essas substâncias atuem como substratos energéticos e scavengers de espécies reativas de oxigênio, propusemos uma associação de Cr com Pyr como uma intervenção para mitigar o estresse oxidativo e o comprometimento da rede de fosforiltransferência em cérebros de ratos Wistar submetidos a um modelo de PKU induzido pela administração de Phe+αMePhe (inibidor da PAH) até 14 e 21 dias de vida. A indução de PKU promoveu desequilíbrios na homeostase redox e energética no córtex cerebral, hipocampo e cerebelo, tanto em 14 como em 21 dias, que em grande parte foram prevenidos pela coadministração de Cr+Pyr. Os animais PKU de 21 dias também apresentaram redução da atividade locomotora juntamente com prejuízo da coordenação motora. A coadministração de Cr+Pyr teve um efeito aparentemente ansiolítico, prevenindo o prejuízo locomotor, porém sem prevenir o prejuízo na coordenação motora. Se os distúrbios observados aqui também comprometerem o metabolismo cerebral de pacientes, os portadores de PKU poderiam se beneficiar de intervenções dietéticas que incluam tratar as particularidades redox e energéticas do cérebro relacionadas a este EIM. Assim, uma terapia anaplerótica, levando em consideração a possibilidade de haver um déficit de energia em doenças metabólicas hereditárias—tratável por meio do fornecimento de substratos alternativos—seria de interesse para o manejo dietético da PKU em humanos.

Phenylketonuria (PKU) is an inborn error of metabolism (IEM) caused by the malfunction of the enzyme phenylalanine hydroxylase (PAH). If left untreated, phenylalanine (Phe) accumulates in patients’ blood and tissues, disrupting a multitude of physiological processes, notably affecting brain development and cognitive function. Increasing evidence shows that oxidative stress may be involved in the underlying neuropathophysiology of PKU, as well as energy metabolism disorders that may be closely related to redox imbalances. As the properties of creatine (Cr) and pyruvate (Pyr) allow these substances to act both as energetic substrates and scavengers of reactive oxygen species, we proposed an association of Cr with Pyr as an intervention to mitigate oxidative stress and phosphoryl transference network compromise in brains of Wistar rats submitted to a PKU model induced by administration of Phe+αMePhe (PAH inhibitor) up to 14 and 21 days of life. PKU induction promoted redox and energetic homeostasis imbalances in the cerebral cortex, hippocampus, and cerebellum, at 14 and 21 days, which were largely prevented by the coadministration of Cr+Pyr. Animals treated up to 21 days also showed decreased locomotor activity along with impaired motor coordination. Coadministration of Cr+Pyr had an apparently anxiolytic effect, preventing locomotor impairment, but with no prevention of motor coordination impairment. If the imbalances observed in this study also compromise the brain’s metabolism of patients, PKU patients could benefit from dietary interventions that include treating the brain’s redox and energy particularities related to this IEM. Thus, anaplerotic therapy based on the concept that there may be an energy deficit in hereditary metabolic disorders—treatable by providing alternative substrates—would be of interest to the dietary management of PKU in humans.