O sulfito causa disfunção bioenergética e redox em cérebro de animais neonatos e culturas de astrócitos

Abstract

A deficiência isolada da sulfito oxidase (ISOD) e a deficiência do cofator molibdênio (MoCD) são doenças metabólicas hereditárias que afetam principalmente o sistema nervoso central (SNC). Grande parte dos pacientes apresentam sintomas graves de início precoce, incluindo crises convulsivas neonatais e encefalopatia de rápida progressão, geralmente levando a óbito nos primeiros meses de vida. Estudos vêm sendo realizados a fim de elucidar os mecanismos fisiopatológicos dessas doenças e indicam que o sulfito, principal metabólito acumulado nos pacientes, é neurotóxico. Com o intuito de avaliar a toxicidade do sulfito no período neonatal, ratos Wistar receberam uma injeção intracerebroventricular (icv) de sulfito (0,5 µmol/g) ou veículo (PBS) no 1º dia de vida, sendo eutanasiados 30 min após a administração do metabólito para a avaliação de parâmetros em córtex cerebral. Além disso, avaliamos os efeitos do sulfito (100 – 1.000 µM), in vitro, em culturas primárias de astrócitos corticais após um período de incubação de 6 e 24 h. Primeiramente, observamos que a administração icv de sulfito alterou a homeostase redox, pois diminuiu os níveis de glutationa reduzida (GSH) e a atividade da enzima glutationa S-transferase (GST) e aumentou o imunoconteúdo de heme oxigenase-1 (HO-1). Com relação aos parâmetros de metabolismo energético, o sulfito diminuiu a atividade das enzimas succinato desidrogenase (SDH) e creatina cinase (CK), bem como dos complexos II e II-III da cadeia respiratória. Por fim, também observamos que o sulfito aumentou o imunoconteúdo da cinase regulada por sinalização extracelular 1/2 (ERK 1/2) e da cinase p38, apesar de não alterar a fosforilação dessas proteínas. Em culturas de astrócitos, o sulfito aumentou a oxidação de 2’,7’- diclorofluorescina (DCFH) e os níveis de lactato extracelular após 6 e 24 h de incubação, respectivamente. Analisados em conjunto, esses achados indicam que o sulfito causa um desequilíbrio redox e altera o metabolismo energético, o que pode estar contribuindo para as anormalidades cerebrais observadas em pacientes recém-nascidos com a ISOD e a MoCD.

Isolated sulfite oxidase deficiency (ISOD) and molybdenum cofactor deficiency (MoCD) are inherited metabolic diseases that affect mainly the central nervous system (CNS). Most patients have severe early onset symptoms, that include neonatal seizures and rapidly progressive encephalopathy, usually leading to death in the first months of life. Studies have been carried out in order to elucidate the pathophysiology of these diseases and have shown that sulfite, the main metabolite accumulated in patients, is neurotoxic. In order to assess the toxicity of the sulfite in the neonatal period, Wistar rats received an intracerebroventricular (icv) injection of sulfite (0.5 µmol / g) or vehicle (PBS) on the first day of life, being euthanized 30 min after the administration of the metabolite for the evaluation of parameters in the cerebral cortex. In addition, we evaluated the in vitro effects of sulfite (100 - 1,000 µM) in primary cultures of cortical astrocytes after an incubation period of 6 and 24 h. First, we observed that the icv administration of sulfite altered redox homeostasis, as verified by the decreased levels of reduced glutathione (GSH) and activity of the enzyme glutathione S-transferase (GST) and increased immunocontent of heme oxygenase-1 (HO-1). Regarding the parameters of energy metabolism, sulfite decreased the activity of the enzymes succinate dehydrogenase (SDH) and creatine kinase (CK), as well as of complexes II and II-III of the respiratory chain. Finally, we observed that sulfite increased the immunocontent of extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK 1/2) and p38 kinase despite not altering the phosphorylation of these proteins. In astrocyte cultures, sulfite increased 2',7'- dichlorofluorescin (DCFH) oxidation and the extracellular lactate levels after 6 and 24 h of incubation, respectively. Taken together, these findings indicate that sulfite causes a redox imbalance and alters energy metabolism, which may contribute to the onset of brain abnormalities seen in neonates with ISOD and MoCD.