Efeitos dos antipsicóticos risperidona e haloperidol sobre parâmetros gliais em fatias hipocampais e em cultura de astrócitos de hipocampo de ratos Wistar

Abstract

O hipocampo é uma estrutura cerebral crucial para os processos de aprendizado e memória, e alterações na funcionalidade de células hipocampais podem estar associadas ao desenvolvimento de transtornos neuropsiquiátricos. Neste sentido, os astrócitos são células gliais responsáveis pela captação de glutamato, sendo este neurotransmissor associado aos processos cognitivos e mecanismos patobioquímicos de doenças neurológicas. Além disso, os astrócitos são responsáveis pelo suporte metabólico, manutenção da homeostase iônica, modulação da neurotransmissão sináptica, manutenção da barreira hematoencefálica, defesa antioxidante e resposta inflamatória. Antipsicóticos são fármacos utilizados para o tratamento de transtornos neuropsiquiátricos e podem modular importantes funções astrocitárias por mecanismos ainda pouco esclarecidos. Estes fármacos são classificados em típicos, como por exemplo, haloperidol, clorpromazina e flufenazina; e atípicos como a risperidona, clozapina e quetiapina, em função dos receptores cerebrais onde atuam. Estudos anteriores do nosso grupo, mostraram que estes antipsicóticos modulam parâmetros gliais em células C6. Neste sentido, fatias agudas de hipocampo podem ser utilizadas para o entendimento de mecanismos de forma integrada entre as células neurais. Além disso, o papel dos astrócitos de forma isolada pode ser avaliado a partir da utilização da cultura de astrócitos. Assim, este trabalho avaliou o efeito dos antipsicóticos risperidona e haloperidol em fatias agudas hipocampais e em cultura de astrócitos de ratos Wistar de 30 dias para melhor compreender os mecanismos de ação dos antipsicóticos sobre parâmetros neuroquímicos, celulares e moleculares. Foram realizados experimentos de viabilidade celular, parâmetros metabólicos, avaliação do metabolismo glutamatérgico, atividade da Na+K+-ATPase, liberação de fatores tróficos, perfil inflamatório e mecanismos associados à funcionalidade glial. Os fármacos não alteraram a viabilidade celular tanto em fatias quanto em culturas, no entanto, houve alteração no metabolismo da glicose e lactato pelo haloperidol. Os antipsicóticos também modularam a liberação de fatores tróficos, como BDNF, GDNF e TGF-β, e os níveis das citocinas pró- e anti-inflamatórias, como IL-1β, TNF-α, IL-6 e IL-10. Mecanismos de sinalização também foram avaliados e observamos que os fármacos são capazes de modular vias como AMPK, Nrf2, HO-1 e NF-kB, bem como os receptores de adenosina A2a. Nossos resultados indicam que o haloperidol parece desencadear um processo pró-inflamatório, com alterações no metabolismo energético e envolvimento de vias de sinalização citoprotetoras, enquanto a risperidona parece exercer um efeito anti-inflamatório relacionado às mesmas vias de sinalização. É importante destacar que a cultura de astrócitos hipocampais refletiu resultados observados em fatias. Dessa forma, concluímos que os antipsicóticos risperidona e haloperidol modulam diferentemente parâmetros neuroquímicos, celulares e moleculares, particularmente relacionados aos astrócitos. Tais ações podem estar associadas aos efeitos positivos e negativos destes fármacos, podendo futuramente ser levadas em consideração para a escolha do esquema terapêutico adotado em transtornos neuropsiquiátricos.

Hippocampus is a crucial brain structure for learning and memory processes, and alterations in the functionality of hippocampal cells may be associated with the development of neuropsychiatric disorders. In this regard, astrocytes are glial cells responsible for the uptake of the neurotransmitter glutamate, which is associated with cognitive processes and pathobiochemistry mechanisms of neurologic diseases. In addition, astrocytes are responsible for the metabolic support, maintenance of ionic homeostasis, modulation of synaptic neurotransmission, maintenance of brain-blood barrier, antioxidant defense and inflammatory response. Antipsychotics are drugs used for the treatment of neuropsychiatric disorders and can modulate important astrocytic functions by mechanisms poorly understood. These drugs are subdivided as typical, such as haloperidol, chlorpromazine and fluphenazine; and atypical, risperidone, clozapine and quetiapine, depending on the brain receptors in which they act. Previous studies from our group have shown that these antipsychotics modulate glial parameters in C6 astroglial cells. In this sense, acute hippocampal slices can be used for understanding mechanisms in an integrative manner. Additionally, the particular role of astrocytes can be evaluated using astrocyte cultures. Therefore, this study evaluated the effect of the antipsychotics risperidone and haloperidol in acute hippocampal slices and in astrocyte culture from 30-days old Wistar rats to further understand the antipsychotics' mechanisms of action on neurochemical, cellular and molecular parameters. Experimental analyses of cellular viability, metabolic parameters, glutamate metabolism, Na+K+-ATPase activity, trophic factor release, inflammatory profile and mechanisms associated with glial functionality were performed. The drugs did not alter cellular viability both in slices and cultures, but there were changes in glucose and lactate metabolism caused by haloperidol. Antipsychotics also modulated the release of trophic factors, such as BDNF, GDNF and TGF-β, as well as the levels of pro- and anti-inflammatory cytokines, IL-1β, TNF-α, IL-6 and IL-10. Signaling mechanisms were also evaluated and we observed that the drugs are able to modulate pathways such as AMPK, Nrf2, HO-1 and NF-kB, and the adenosine receptor A2a. Our results indicate that haloperidol can trigger a pro-inflammatory process, with alterations in energy metabolism and involvement of cytoprotective signaling pathways, while risperidone seems to exert an anti-inflammatory effect related to the same signaling pathways. It is important to note that hippocampal astrocyte cultures reflected the results observed in slices. Thus, we conclude that the antipsychotics risperidone and haloperidol differentially modulate neurochemical, cellular and molecular parameters, particularly related to astrocytes. Such actions can be associated with the positive and negative effects of these drugs, and can be considered in the future to the choice of the therapeutic approach in neuropsychiatric disorders.