Efeitos do metilglioxal sobre o metabolismo energético, parâmetros de estresse oxidativo e astrogliais em células de gliomas C6

Abstract

O metilglioxal é um composto dicarbonil - extremamente reativo, que está envolvido na patogênese de diversas doenças, como diabetes mellitus e doença de Alzheimer. Sua citotoxicidade é atribuída principalmente à formação dos produtos finais de glicação avançada (AGEs, do inglês Advanced Glycation End Products). Apesar da disfunção astroglial parecer estar envolvida no surgimento de doenças neurodegenerativas – dentre elas a demência microvascular e a doença de Alzheimer, o efeito do metilglioxal sobre as funções desta célula foi pouco abordado. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do metilglioxal, em curto (1 hora e 3 horas) e longo prazo (24 horas), sobre o metabolismo energético, parâmetros de estresse oxidativo e astrogliais em células de glioma C6. O metilglioxal não foi capaz de alterar a morte e viabilidade celular em nenhum dos momentos até 24 horas de exposição. A secreção de S100B, um marcador de ativação astroglial, não foi alterada. Além disso, a incubação com metilglioxal mostrou-se capaz de aumentar a produção de espécies reativas e reduzir o conteúdo intracelular de glutationa (GSH) em 1 e 24 horas. Observou-se também aumento do conteúdo extracelular de GSH e da captação de glutamato em 1 hora, seguido por uma diminuição desses parâmetros em 24 horas. Verificou-se aumento da captação de glicose e da oxidação de glicose e de glicina a CO2 em 1 hora e aumento da conversão de glicose e de glicina a lipídios em 3 horas e em 1 hora, respectivamente. Já a síntese protéica a partir de glicina diminuiu em 1 e 3 horas. A oxidação de lactato a CO2 não foi alterada nos períodos estudados. Verificou-se que a atividade das enzimas glioxalase I e II estava diminuída em 24 horas de exposição ao metilglioxal, efeito que foi acompanhado de um aumento na quantidade de AGEs. Juntos, estes resultados fornecem evidência de que o metilglioxal prejudica o funcionamento das células astrogliais C6 através de alterações no metabolismo energético, no perfil oxidativo, do dano ao sistema glioxalase e do aumento do conteúdo de AGEs. Em períodos de maior exposição ao metilglioxal, as alterações observadas neste estudo poderiam ser exacerbadas, gerando um maior aumento da quantidade de metilglioxal intracelular e, assim, contribuindo com o surgimento ou agravamento de doenças neurodegenerativas.

Methylglyoxal is a dicarbonyl compound - extremely reactive, which is involved in the pathogenesis of several diseases, such as diabetes mellitus and Alzheimer's disease. Its cytotoxicity is mainly attributed to the formation of Advanced Glycation End Products (AGEs). Although, astroglial dysfunction seems to be involved in the onset of neurodegenerative diseases – such as microvascular dementia and Alzheimer's disease, the effect of methylglyoxal on the functions of this cell was a few times addressed. The aim of this study was to investigate the effect of methylglyoxal, in short (1 h and 3 h) and long term (24 h) on energy metabolism, oxidative stress and astroglial parameters in C6 cells. Methylglyoxal was not able to change the cell viability and cell death up to 24 h of exposure. Secretion of S100B, a marker of astroglial activation, was not altered. Furthermore, incubation with methylglyoxal was able to increase ROS formation and reduce the intracellular content of glutathione (GSH) at 1 and 24 h. We also observed increase in extracellular GSH levels and glutamate uptake in 1 h, followed by a decrease in these parameters in 24 h. We found increase in glucose uptake and in glucose and glycine oxidation to CO2 in 1 h and increase in the conversion of glucose and glycine in lipids in 3 h and 1 h, respectively. Protein synthesis from glycine decreased at 1 and 3 h. Lactate oxidation to CO2 was not changed. It was found that the glyoxalase I and II activity was reduced in 24 h of methylglyoxal exposure, an effect that was accompanied by an increase in the amount of AGEs. Together, these results indicate that methylglyoxal affect the activity of the C6 astroglial cells through of alterations in energy metabolism, in oxidative profile, damage to the glyoxalase system and increased content of AGEs. In periods of increased exposure to methylglyoxal, the changes observed in this study could be exacerbated, leading to a higher increase of intracellular methylglyoxal and thus contributing to arise or worsening of neurodegenerative diseases.