Investigação dos efeitos dos metabólitos acumulados na deficiência da sulfito oxidase sobre o metabolismo energético e a homeostase redox em hipocampo, estriado e cerebelo de ratos jovens

Abstract

A deficiência da sulfito oxidase (SO) é uma doença neurometabólica causada por uma deficiência isolada da enzima ou por defeitos na síntese do cofator molibdênio. Os pacientes apresentam sintomas neurológicos graves, cuja fisiopatologia não está totalmente esclarecida. No presente trabalho foram avaliados os efeitos in vitro do sulfito e do tiossulfato, metabólitos acumulados nessa deficiência, sobre as atividades das enzimas creatina quinase (CK) e acetilcolinesterase (AChE), e sobre a homeostase redox em hipocampo, estriado e cerebelo de ratos jovens. Também estudamos os efeitos in vivo de uma injeção intrahipocampal de sulfito sobre os mesmos parâmetros. Nos experimentos in vitro, sobrenadantes de hipocampo, estriado e cerebelo foram expostos ao sulfito ou tiossulfato (1-500 μM) durante 1 h a 37 C e, após essa incubação, os parâmetros bioquímicos foram determinados. Nossos resultados mostraram que o sulfito e o tiossulfato diminuíram a atividade da CK, e que o sulfito aumentou os níveis de malondialdeído (MDA) em todas as estruturas encefálicas. A diminuição da atividade da CK e o aumento dos níveis de MDA induzidos pelo sulfito foram prevenidos pelo tratamento com os antioxidantes melatonina e resveratrol. Também observamos que apenas o tiossulfato foi capaz de diminuir a atividade da AChE em hipocampo. Em relação ao sistema antioxidante, o sulfito aumentou as concentrações de glutationa reduzida (GSH) em hipocampo e estriado. Além disso, o sulfito diminuiu a atividade da glutationa peroxidase (GPx) em todas as estruturas encefálicas, da glutationa S-transferase em hipocampo e cerebelo, e da glutationa redutase (GR) em cerebelo. Nos experimentos in vivo, os parâmetros foram analisados 30 min após a administração intrahipocampal do metabolito sulfito (2,5 μmol). De forma interessante, o sulfito aumentou a atividade da superóxido dismutase, sem alterar as atividades da GPx, GR e da CK. O metabólito também não alterou as concentrações de GSH, o conteúdo de sulfidrilas e os níveis de MDA. Pode ser sugerido que um prejuízo na transferência de energia, na homeostase redox e na atividade da AChE são patomecanismos importantes envolvidos no dano encefálico observado nos indivíduos com a deficiência da SO.

Sulfite oxidase (SO) deficiency is a neurometabolic disorder caused either by isolated deficiency in this enzyme or by defects in the synthesis of its molybdenum cofactor. Patients show severe neurological symptoms, whose pathophysiology is not yet established. In the present work, we evaluated the in vitro effects of sulfite and thiosulfate, two major metabolites accumulated in SO deficiency, on creatine kinase (CK) and acetylcholinesterase (AChE) activities, as well as on redox homeostasis in hippocampus, striatum and cerebellum of young rats. We also investigated the in vivo effects of sulfite intrahippocampal administration on the same biochemical parameters. In the in vitro experiments, supernatants of hippocampus, striatum and cerebellum were exposed to sulfite or thiosulfate (1-500 μM) for 1 h at 37 ºC and, afterwards the parameters were evaluated. Our results demonstrated that sulfite and thiosulfate reduced CK activity and that sulfite increased malondialdehyde (MDA) levels in all brain structures. Sulfite-induced decrease of CK activity and increase of MDA were prevented by melatonin and resveratrol. We also observed that thiosulfate decreased AChE activity only in hippocampus, whereas sulfite did not alter this parameter in any structure evaluated. Regarding the antioxidant system, sulfite increased the concentrations of reduced glutathione (GSH) in hippocampus and striatum. Furthermore, sulfite decreased the activity of glutathione peroxidase (GPx) in all brain structures, glutathione S-transferase in hippocampus and cerebellum, and glutathione reductase (GR) in the cerebellum. In the in vivo experiments, the parameters were analyzed in hippocampus supernatants 30 min after sulfite administration (2.5 μmol). Sulfite injection increased the activity of superoxide dismutase, without altering the activities of GPx, GR and CK. In addition, the metabolite did not change GSH concentrations, sulfhydryl content and MDA levels. It may be suggested that energy transfer and redox homeostasis impairment, as well as decreased AChE activity are relevant pathomechanisms involved in brain damage observed in SO deficiency.