Alterações bioquímicas e comportamentais em ratos submetidos à administração intra-estriatal de hipoxantina

Abstract

A síndrome de Lesch Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas, de característica recessiva, ligado ao sexo. Caracteriza-se, bioquimicamente, pela deficiência na atividade da enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferase (HGPRT), resultando principalmente no acúmulo tecidual de hipoxantina. O quadro clínico manifestado é bastante característico incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental, espasticidade e automutilação. Considerando que os mecanismos envolvidos nas alterações cerebrais encontradas nessa síndrome ainda são pouco conhecidos, os objetivos do presente estudo foram investigar o efeito da administração intraestriatal de hipoxantina sobre parâmetros bioquímicos cerebrais (atividades da Na+, K+- ATPase e acetilcolinesterase (AChE), parâmetros de estresse oxidativo, hidrólise dos nucleotídeos da adenina) e comportamentais (tarefas do labirinto aquático de Morris, campo aberto e esquiva inibitória) em ratos. Os resultados mostraram que a administração intra-estriatal de hipoxantina reduziu as atividades das enzimas Na+, K+- ATPase e AChE em estriado, hipocampo e no córtex cerebral de ratos. A infusão de hipoxantina aumentou a quimioluminescência,, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx), e reduziu a capacidade antioxidante tecidual (TRAP) e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em estriado de ratos. As hidrólises dos nucleotídeos da adenina também foram inibidas pela administração de hipoxantina. Os efeitos relatados possivelmente ocorreram através da geração de radicais livres, uma vez que a administração de vitaminas E e C previniu tais efeitos, com exceção do TRAP. Considerando as alterações neuroquímicas induzidas pela administração de hipoxantina observadas em nosso modelo experimental, a próxima etapa desse trabalho foi investigar o papel da administração de hipoxantina sobre a memória/ aprendizagem em ratos na tarefa do labirinto aquático de Morris e esquiva inibitória. A atividade motora dos animais também foi avaliada na tarefa de campo aberto. Os resultados mostraram que a hipoxantina provocou um déficit de V memória/ aprendizado em ambas as tarefas realizadas, contudo não alterou o comportamento motor dos animais. Nossos resultados, em conjunto, mostram que a administração intra-estriatal de hipoxantina provoca uma série de alterações bioquímicas e comportamentais as quais podem, pelo menos em parte, contribuir para as disfunções neurológicas características observadas nesta síndrome. Além disso, se nossas evidências se confirmarem em humanos, a utilização de antioxidantes, tais como as vitaminas E e C, poderão ser utilizados como estratégias terapêuticas a fim de evitar as alterações neurológicas nos pacientes portadores da síndrome de Lesch Nyhan.

Lesch Nyhan is an inborn X-linked recessive disease of purine metabolism characterized by deficiency of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltranspherase (HGPRT) activity, resulting mainly in tissue accumulation of hypoxanthine. Affected patients present motor and cognitive deficits, spasticity, and self-mutilation behavior. Considering that the mechanisms involved in brain dysfunction found in this syndrome are poorly understood, the general objective of this study was to investigated the effect on intrastriatal hypoxanthine administration on some cerebral biochemical parameters (activities of Na+, K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress parameters, adenine nucleotide hydrolysis) and behavioral (water-maze, step-down inhibitory avoidance and open field tasks) in rats. Results showed that intrastriatal hypoxanthine administration inhibited Na+, K+- ATPase and AChE in striatum, hippocampus and cerebral cortex of rats. We also verified that hypoxanthine administration increased chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) and glutathione peroxidase (GPx) activity and reduced total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP) and also superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities in striatum of rats. Moreover, adenine nucleotide hydrolysis was also inhibited by hypoxanthine administration. These effects could be probably related to free radical generation since pretreatment with vitamins E and C prevented those effects, excepting for TRAP. Considering the neurochemical alterations provoked by hypoxanthine administration in this experimental model, the next step in this study was to investigate the effect of intrastriatal hypoxanthine administration on memory/ learning of rats in water-maze and step-down inhibitory avoidance tasks. The motor activity of the rats was evaluated by open field task. Results showed that hypoxanthine administration impaired memory/ learning in both tasks, however the motor activity of rats was not altered. Taken together, our results showed that intrastriatal hypoxanthine administration induced various biochemical and behavioral modification that could contribute, at least in part, to the characteristically neurological dysfunction observed in this syndrome. Moreover, if our evidences also occur in human, supplementation with antioxidants, like vitamins E and C, could be used as therapeutically strategies in order to avoid the neurological disturbances present in Lesch Nyhan patients.