Estudo do efeito neuroprotetor e imunomodulador de flavonoides em modelos in vitro da doença de Parkinson

Abstract

A doença de Parkinson (DP) é caracterizada pela perda de neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo. No entanto, mecanismos molecular responsável pelo processo degenerativo no sistema dopaminérgico nigroestriatal durante a doença de Parkinson permanecem desconhecidos. Atualmente, concorda-se que disfunção mitocondrial, agregação de α- sinucleína, estresse oxidativo, neuroinflamação e degradação protéica são causas envolvidas. Estudos farmacológicos têm focado no uso de metabolitos secundários de plantas e, entre estes, os flavonoides têm mostrado atividade biológica com efeitos neuroprotetores, antiinflamatórios e antioxidantes. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos neuroprotetores e imunomodulatórios de flavonoides bioativos usando modelos in vitro de DP. Foram usados diferentes modelos de culturas neuronais, avaliadas pelo testes de MTT e análises morfológicas para avaliar os efeitos citotóxicos ou neuroprotetores da rutina e quercetina. Em seguida, foram usados diferentes modelos de cultura primária de células gliais e neuronais e testes de MTT, exclusão ao azul de tripan, Fluoro-Jade B, Western Blot ou imunocitoquímica para β-III-Tubulina, Western Blot para tirosina hidroxilase ou para GFAP para investigar o efeito citotóxico induzido por aminocromo e/ou o efeito neuroprotetor induzido por rutina. Também investigamos a resposta imunoinflamatória ou imunomodulatória dosando citocinas (IL6, IL10, TNF-alpha) usando o método de ELISA. Nossos resultados demonstraram que rutina e quercetina (10-50μM) não induziram decréscimo no metabolismo mitocondrial em linhagens celulares SHSY-5Y ou co-cultura primária de neurônios/células gliais, contudo estes aumentaram o metabolismo mitocondrial nas concentrações de 50 e 100 μM em células da linhagem PC12. Além disso, rutina (10μM) induziu alterações morfológicas em células PC12. Também foi visto que aminocromo (250- 500μM) induziu uma redução na viabilidade celular em co-cultura de mesencéfalo e em cultura de microglia, cultura de células gliais e cultura de neurônios corticais. Ainda, a exposição ao aminocromo reduziu a expressão de β-III-tubulina, tirosina hidroxilase e GFAP em co-culturas de mesencéfalo e cultura de células gliais. Nossos resultados demonstram que a rutina protege células neurais frente a dano induzido por aminocromo, aumenta a expressão de β-III-tubulina e protege a rede de neuritos. Além do mais, aminocromo induziu redução de níveis de citocinas IL-6, IL-10 e TNF-alfa que foram reguladas a níveis basais quando a cocultura de mesencéfalo foi tratada com rutina. Concluímos então que a rutina protege células PC12 contra danos celulares induzidos por MPTP, co-culturas de mesencéfalo e células gliais contra danos induzidos por aminocromo. Podemos sugerir que a redução no nível de citocinas é conseqüência da perda de células gliais induzidas por aminocromo e que o retorno a níveis basais podem ser resultado de glioproteção e neuroproteção induzida pela rutina.

Parkinson's disease (PD) is characterized by the loss of dopaminergic neurons in the midbrain. The molecular mechanism responsible for degenerative process in the nigrostriatal dopaminergic system in PD remains unknown. Currently, there is a general agreement that mitochondrial dysfunction, α-synuclein aggregation, oxidative stress, neuroinflammation and impaired protein degradation are involved. Pharmacological studies have been focusing in using plant secondary metabolites and, among these, flavonoids have shown biological activity such neuroprotective, anti-inflammatory and antioxidant. In this sense, the objective of this work was to study the neuroprotective and immunomodulatory effects of a bioactive flavonoid using in vitro models of PD. We used different models of neuronal culture and MTT test and morphological analysis to make a screening of cytotoxic and/or neuroprotection by rutin and quercetin. After we used different models of primary culture of neuronal and glial cells and MTT test, Tripan Blue, Fluoro-Jade B, western blot or immunocytochemistry of β-III-Tubulin, tyrosine hydroxylase or GFAP in order to investigate the cytotoxic effect induced by aminochrome and/or neuroprotection induced by rutin. We also investigated immunoinflamatory response or immunomodulation by measuring cytokines (IL6, IL10, TNF-alpha) using ELISA. Our results demonstrated that rutin and quercetin (10-50μM) did not induce decrease in mitochondrial metabolism on SHSY-5Y cells line, or primary coculture of neuron/glial cells, however it increased the mitochondrial metabolism at concentrations 50 and 100μM on PC12 cells line. Moreover rutin (10μM) induce alterations on PC12 cells morphology. We also saw that aminocrhome (250-500μM) induced a decrease on cell viability at midbrain co-culture and microglia culture, glial cells culture, cortical neurons culture. In addition, the exposure to aminocrhome decreased expression of β-IIItubulin, tyrosine hydroxylase and GFAP on midbrain co-cultures and glial cells culture. Our results demonstrate that rutin protects neural cells from damage induced by aminocrhome, increases β-III-tubulin expression and protects neurite network. Furthermore, aminocrhome induced reduction of cytokines IL-6, IL-10 and TNF-alpha levels that were regulated to basal levels when the midbrain co-culture was treated with rutin. We concluded that rutin protects against PC12 cells cell against death induced by MPTP and neuronal and glial cells against death induced by aminocrhome. We can suggest that the reduction in cytokine levels are consequence of the loss of glial cells induced by aminocrhome and that the return to baseline levels may result from glioprotection and neuroprotection induced by rutin.