O papel dos receptores para prostaglandina E2 nas convulsões induzidas por pentilenotetrazol

Abstract

A prostaglandina E2 (PGE2) é quantitativamente a principal prostaglandina produzida no cérebro de mamíferos, e existem evidências que ela facilita as convulsões induzidas por pentilenetetrazol (PTZ). Contudo, o papel dos receptores para PGE2 (EPs) no desenvolvimento de convulsões ainda não é conhecido, tampouco os mecanismos moleculares envolvidos na facilitação das convulsões por estes agentes. No presente trabalho investigamos se ligantes seletivos de receptores EP alteram as convulsões comportamentais e eletrográficas induzidas por PTZ em ratos Wistar adultos. Antagonistas seletivos dos receptores EP1 (SC-19220, 10 nmol, i.c.v.), EP3 (L-826266, 1 nmol, i.c.v.) e EP4 (L-161982, 750 pmol, i.c.v.), e o agonista seletivo de receptores EP2 (butaprost 100 pmol, i.c.v.) aumentaram a latência para as convulsões clônicas e tônico-clônicas generalizadas induzidas por PTZ. Em conjunto, estes dados constituem evidência farmacológica do envolvimento dos receptores EP na indução e/ou manutenção das convulsões induzidas por PTZ. Considerando que níveis aumentados de PGE2 e diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase são achados comuns em diversas condições excitotóxicas, incluindo convulsões, também investigamos se estes eventos estão relacionados. A hipótese testada foi de que a PGE2 diminui a atividade da Na+,K+-ATPase no hipocampo de ratos. Os resultados obtidos mostraram que a incubação de fatias de hipocampo de ratos com PGE2 (0.1-10 µM) por 30 minutos diminui a atividade da Na+,K+-ATPase de maneira dependente de concentração. O efeito inibitório da PGE2 não ocorreu em homogeneizados de hipocampo, sugerindo que a integridade celular é necessária para que tal efeito ocorra. O efeito inibitório da PGE2 sobre a Na+,K+-ATPasenão se mostrou relacionado com alterações no conteúdo da subunidade α na membrana plasmática, ou total.. O efeito inibitório da PGE2 (1 µM) sobre a atividade da Na+,K+-ATPase foi prevenido pela incubação com antagonistas seletivos dos receptores EP1 (SC-19220, 10 µM), EP3 (L-826266, 1 µM) e EP4 (L-161982, 1 µM). Por outro lado, a incubação com um agonista seletivo de receptores EP2 (butaprost 0.1-10 µM) aumentou a atividade da enzima de maneira dependente de concentração, mas não preveniu o efeito inibitório da PGE2. A incubação das fatias de hipocampo com inibidores da proteína cinase A (PKA; H-89, 1 µM) e proteína cinase C (PKC; GF-109203X, 300 nM) preveniram a diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase induzida por PGE2, sugerindo o envolvimento destas proteínas cinases na diminuição da atividade ATPásica. Além disso, a incubação com PGE2 aumentou a fosforilação do resíduo de serina 943 da subunidade α, um resíduo crucial para a regulação da atividade desta enzima. A diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase por PGE2 também foi observada in vivo, implicando este evento como um possível mecanismo pelo qual aumenta a excitabilidade cerebral em condições inflamatórias. Mais do que isso, ele pode se constituir no mecanismo molecular pelo qual os receptores EP facilitam as convulsões induzidas por PTZ e, provavelmente, por outros agentes convulsivantes. Embora mais estudos sejam necessarios para determinar o potencial anticonvulsivante dos ligantes de receptores EP, estes receptores podem se constituir em um novo alvo para o desenvolvimento de agentes anticonvulsivantes.

Prostaglandin E2 (PGE2) is quantitatively one of the major prostaglandins synthesized in mammalian brain, and there is evidence that it facilitates pentylenetetrazol (PTZ)-induced seizures. However, the role of PGE2 receptors (EPs) in the development of seizures has not been evaluated to date. In the current study we investigated whether selective EP ligands alter PTZ-induced seizures in adult male Wistar rats by electrographic methods. Selective antagonists for EP1 (SC-19220, 10 nmol, i.c.v.), EP3 (L-826266, 1 nmol, i.c.v.) and EP4 (L-161982, 750 pmol, i.c.v.) receptors, and the selective EP2 agonist butaprost (100 pmol, i.c.v.) increased the latency for clonic and generalized tonic-clonic seizures induced by PTZ. These data constitute pharmacological evidence supporting a role for EPs in the seizures induced by PTZ. Considering that both increased brain PGE2 levels and decreased Na+,K+-ATPase activity are common findings in excitotoxic conditions, we decided to investigate whether these biological events are related. It was hypothesized that PGE2 decreases Na+,K+-ATPase activity in rat hippocampus. It was found that incubation of adult rat hippocampal slices with PGE2 (0.1-10 µM, for 30 min) decreased Na+,K+-ATPase activity in a concentration-dependent manner. However, PGE2 did not alter Na+,K+-ATPase activity if added to hippocampal homogenates. The inhibitory effect of PGE2 on Na+,K+-ATPase activity was not related to a decrease in the total or plasma membrane immunocontent of the catalytic α subunit of Na+,K+-ATPase. We found that the inhibitory effect of PGE2 (1 µM) on Na+,K+-ATPase activity was receptor-mediated, as incubation with selective antagonists for EP1 (SC-19220, 10 lM), EP3 (L-826266, 1 lM) or EP4 (L-161982, 1 µM) receptors prevented the PGE2-induced decrease of Na+,K+-ATPase activity. On the other hand, incubation with the selective EP2 agonist (butaprost, 0.1-10 µM) increased enzyme activity per se in a concentration-dependent manner, but did not prevent the inhibitory effect of PGE2. Incubation with a protein kinase A (PKA) inhibitor (H-89, 1 µM) and a protein kinase C (PKC) inhibitor (GF-109203X, 300 nM) also prevented PGE2-induced decrease of Na+,K+-ATPase activity. Accordingly, PGE2 increased phosphorylation of Ser943 at the α subunit, a critical residue for regulation of enzyme activity. Importantly, we also found that PGE2 decreases Na+,K+-ATPase activity in vivo. Our results imply Na+,K+-ATPase as a target for PGE2-mediated signaling, which may underlie PGE2-induced increase of brain excitability and modulation of PTZ-induced seizures. Although more studies are necessary to fully evaluate the anticonvulsant role these compounds and their use in the clinics, EP receptors may represent new targets for drug development for convulsive disorders.