Efeitos do metilfenidato : uma abordagem experimental

Abstract

Embora o uso e o abuso de metilfenidato estejam aumentando na infância e na adolescência, pouco se sabe sobre as consequências de sua utilização em longo prazo sobre o cérebro em desenvolvimento. O objetivo do presente estudo foi investigar os efeitos neuroquímicos hipocampais e comportamentais do tratamento crônico com metilfenidato em ratos jovens. Também avaliamos se o tratamento com metilfenidato (1μM) influencia a via Akt-mTOR em células de feocromocitoma de ratos (PC12), um modelo celular bem caracterizado. Ratos Wistar receberam injeções intraperitoneais de metilfenidato (2,0 mg/kg) ou volume equivalente de solução salina (controles), uma vez por dia, do 15º ao 45º dia de idade. O tratamento com metilfenidato alterou o perfil de aminoácidos, diminuindo os níveis de glutamina, bem como a captação de glutamato e a atividade da Na+,K+-ATPase. Não foram observadas alterações no imunoconteúdo dos transportadores de glutamato (GLAST e GLT-1), no imunoconteúdo das subunidades catalíticas da Na+,K+-ATPase (α1, α2 e α3) e nos parâmetros de equlíbrio redox. Os níveis de ATP foram diminuídos pelo metilfenidato e as atividades da citrato sintase, succinato desidrogenase e complexos da cadeia respiratória (II, II-III e IV), bem como a massa e o potencial de membrana mitocondrial não foram alterados pelo metilfenidato. Hipofosforilação da GFAP e a redução do seu imunoconteúdo foram observadas em ratos tratados com metilfenidato. Os neurofilamentos de médio e alto peso molecular também foram hipofosforilados, porém seus imunoconteúdos não foram alterados. O imunoconteúdo da proteína fosfatase 1 e 2A foram aumentados. O conteúdo total de gangliosídeos e fosfolipídeos, assim como os principais gangliosídeos (GM1, GD1a e GD1b) e fosfolipídeos cerebrais foram reduzidos pelo tratamento com metilfenidato. O colesterol total também foi reduzido no hipocampo desses animais. Além disso, resultados mostraram que a administração crônica de metilfenidato causou uma perda de astrócitos e neurônios no hipocampo de ratos jovens. O imunoconteúdo de BDNF e pTrkB, bem como os níveis de NGF foram reduzidos, enquanto que os níveis de TNF-α e IL-6 e os imunoconteúdos de Iba-1 e caspase 3 foram aumentados. A razão pERK/ERK e o imunoconteúdo de PKCaMII foram reduzidos, porém a razão pAkt/Akt e pGSK-3β/GSK-3β não foram alterados. O imunoconteúdo de SNAP-25 foi diminuído e GAP-43 e sinaptofisina não foram alterados. A atividade exploratória e a memória de reconhecimento de objetos foram prejudicadas pelo metilfenidato. Em relação às células, o tratamento com metilfenidato de curta duração diminuiu as razões pAkt/Akt, pmTOR/mTOR e pS6K/S6K, bem como o imunoconteúdo de pFoxO1. Por outro lado, o tratamento em longo prazo aumentou a razão de pAkt/Akt, pmTOR/mTOR e pGSK-3β/GSK-3β. Os níveis de fosforilação de 4E-BP1 foram diminuídos aos 15 e 30 minutos e aumentados em 1 e 6 h pelo metilfenidato. A razão pCREB/CREB foi diminuída. Esses resultados fornecem evidências adicionais de que a exposição crônica precoce ao metilfenidato pode ter efeitos complexos, bem como fornece novas bases para a compreensão das consequências neuroquímicas e comportamentais associadas ao tratamento com esse psicoestimulante. Além disso, fornece uma nova base para a compreensão dos mecanismos associados ao tratamento com metilfenidato, que pode conduzir estudos futuros.

Although the use, and misuse, of methylphenidate is increasing in childhood and adolescence, there is little information about the consequences of this psychostimulant chronic use on brain and behavior during development. The aim of the present study was to investigate neurochemical, histochemical, and behavioral effects of chronic methylphenidate treatment to juvenile rats. We also attempted to determine whether the treatment with methylphenidate (1μM) influences Akt-mTOR signaling pathways in rat pheochromocytoma cells (PC12), a well characterized cellular model. Wistar rats received intraperitoneal injections of methylphenidate (2.0 mg/kg) or an equivalent volume of 0.9 % saline solution (controls), once a day, from the 15th to the 45th day of age. Results showed that chronic methylphenidate altered amino acid profile in hippocampus, decreasing the levels of glutamine. Glutamate uptake and Na+,K+-ATPase activity were decreased after treatment in rat hippocampus. No changes were observed in the glutamate transporters (GLAST and GLT-1), immunocontent of catalytic subunits of Na+,K+-ATPase (α1, α2 and α3), and redox status. Methylphenidate provoked a decrease in ATP levels, while citrate synthase, succinate dehydrogenase, respiratory chain complexes activities (II, II-III and IV), as well as mitochondrial mass and mitochondrial membrane potential were not altered. Methylphenidate also provoked hypophosphorylation of GFAP and reduced its immunocontent. Middle and high molecular weight neurofilament subunits (NF-M, NF-H) were hypophosphorylated by methylphenidate on KSP repeat tail domains, while their immunocontents were not altered. Methylphenidate increased protein phosphatase 1 and 2A immunocontents. Methylphenidate decreased the total content of ganglioside and phospholipid, as well as the main brain gangliosides (GM1, GD1a, and GD1b) and the major brain phospholipids in rat hippocampus. Total cholesterol content was also reduced in the hippocampi of juvenile rats by methylphenidate. In addition, methylphenidate caused loss of astrocytes and neurons in the hippocampus of juvenile rats. BDNF and pTrkB immunocontents and NGF levels were decreased, while TNF-α and IL-6 levels, as well as Iba-1 and caspase 3 cleaved immunocontents (microglia marker and active apoptosis marker, respectively) were increased. ERK and PKCaMII signaling pathways, but not Akt and GSK-3β, were decreased. SNAP-25 was decreased after methylphenidate treatment, while GAP-43 and synaptophysin were not altered. Both exploratory activity and object recognition memory were impaired. In relation to PC12 cells, short term methylphenidate treatment decreased the pAkt/Akt, pmTOR/mTOR and pS6K/S6K ratios, as well as pFoxO1 immunocontent. On the other hand, long term treatment increased pAkt/Akt, pmTOR/mTOR and pGSK-3β/GSK-3β ratios. Phosphorylation levels of 4E-BP1 were decreased at 15 and 30 minutes and increased at 1 and 6 h by methylphenidate. pCREB/CREB ratio was decreased. These findings provide additional evidence that early-life exposure to methylphenidate can have complex effects during central nervous system development, as well as provide new basis for understanding of the biochemical and behavioral effects associated with methylphenidate treatment.