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Type: Tese
Title: Peçonha da serpente Micrurus lemniscatus lemniscatus (Roze, 1967), caracterização parcial das propriedades bioquímica e farmacológicas: neurotoxicidade e atividade pré sináptica de toxinas três-dígitos
Authors: Micheline Freire Donato
First Advisor: Maria Elena de Lima Perez Garcia
metadata.dc.contributor.advisor2: Christopher Kushmerick
Abstract: Os acidentes com serpentes são sérios problemas de saúde pública, sendo incluídos como doenças tropicais negligenciadas pela Organização Mundial de Saúde (OMS). As serpentes Micrurus sp. são popularmente conhecidas no Brasil como “cobras corais” e fazem parte do grupo das serpentes elapídicas, que apresentam as peçonhas potencialmente mais tóxicas no mundo. Apesar dos acidentes com Micrurus sp. corresponderem somente a 0,5% do total de casos, as manifestações clínicas do envenamento resultam em uma neurotoxicidade aguda no sistema nervoso periférico, devido principalmente à ação das toxinas três-dígitos (3-Ftx) (6-8 kDa) presentes na peçonha, causando bloqueio progressivo dos receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) da junção neuromuscular, o que pode levar a uma parada respiratória e óbito. Alguns estudos mostram que as β-neurotoxinas (tipo fosfolipases A2) isoladas de peçonhas elapídicas, incluindo serpentes corais, induzem morte em neurônios corticais por promover excitotoxicidade glutamatérgica. O L-glutamato (L-Glu), principal neurotransmissor excitatório no sistema nervoso central (SNC), quando liberado em excesso induz um aumento da concentração de cálcio intracelular ([Ca2+]i) via ativação de receptores ionotrópicos glutamatérgicos, principalmente do tipo NMDA póssinápticos. Em contrapartida, a ativação pré-sinaptica dos receptores ionotrópicos glutamatérgicos (iGluR) do tipo AMPA e/ou Cainato induzem a abertura de canais para cálcio dependentes de voltagem (Cav) o que aumenta a liberação desse neurotransmissor. Portanto, em condições patológicas como epilepsia e isquemia cerebral, há uma liberação exacerbada de glutamato, levando à excitotoxicidade. Embora sejam relatados sintomas associados aos distúrbios do SNC oriundos do envenenamento por Micrurus sp., pouco se sabe sobre esses mecanismos de neurotoxicidade. No presente estudo, nós propusemos avaliar os efeitos neurotóxicos da peçonha bruta (PB) da serpente Micrurus lemniscatus e das frações contendo toxinas 3Ftx obtidas por RPC-HPLC, em células de neuroblastoma (Neuro-2A) por ensaio de MTT após 24 horas de exposição. Foi observado que a PB e muitas de suas frações causaram citotoxicidade (40-80 %) de modo dose-dependente. Para comparação, neurônios hipocampais de ratos neonatos (P0-P5) foram tratados com a PB em diferentes concentrações (5x10-5 – 50x10-1 µg/mL) e em diferentes tempos de exposição aguda e crônica (1, 3 e 24 h, respectivamente) e foi observado que essa neurotoxicidade ocorreu a partir de 3 h de exposição. Foram realizados ensaios de fluorescência utilizandocalceína-AM e homodímero-1 de etídio nos neurônios hipocampais expostos à PB por 24 h, e esse resultado demonstrou citotoxicidade de modo concentração-dependente. Investigamos também os possíveis alvos farmacológicos envolvidos na neurotoxicidade da PB. Os resultados indicaram que o iGluR do tipo NMDA e nAChR estão envolvidos nos efeitos tóxicos em neurônios hipocampais de ratos neonatos (P0-P5) em cultura. Esse efeito também foi observado com a fração 22 (F22) e outras. Adicionalmente, visando elucidar se o efeito neurotóxico da PB envolveria a liberação pré-sináptica de L-Glu e consequente ativação dos iGluR pós-sinápticos, foi testada a atividade da PB, F22 e de duas toxinas 3-Ftx isoladas presentes na F22 (Ml7294_NTX e Ml7256_NTX) em preparação pré-sináptica de sinaptosoma cérebro cortical de rato. Observou-se que ambas induziram o aumento da liberação de L-Glu. Analisando os possíveis alvos farmacológicos envolvidos nesse evento de excitotoxicidade induzido pelas moléculas, os resultados mostraram que o influxo de cálcio via canais para cálcio dependentes de voltagem (Cav) do tipo N, L e P/Q, o [Ca2+]i e a ativação de iGluR, especialmente AMPA e/ou Cainato estão envolvidos na liberação de L-Glu promovida pela F22. Esse efeito foi abolido na presença de drogas antagonistas desses receptores e canais iônicos. Esses estudos podem levar a um melhor entendimento dos efeitos neurotóxicos centrais ocasionados pela PB e toxinas isoladas da serpente Micrurus lemniscatus, assim como revela pela primeira vez a atividade pré-sináptica de toxinas 3-Ftx.
Abstract: Accidents with snakes are a serious public health problem and were included as “neglected tropical diseases” by the World Health Organization (WHO). Micrurus sp is responsible for only 0.5% of the snake accidents. Clinical manifestations of envenoming by this snake consist primarily of the neurotoxic activity in the peripheral nervous system, mainly by the action of the three-finger toxins (3-Ftx) (6-8 KDa), present in the venom, that cause progressive blockade of nAChR, at the motor endplate. Previous studies showed that β-neurotoxins (phospholipase A2) isolated from elapidic venoms, including coral snakes, induce cortical neurons death and promote glutamatergic excitotoxicity, causing neuronal degeneration. L-glutamate, the main excitatory neurotransmitter in the central nervous system (CNS), when released in excess induces [Ca2+]i increase through the activation of ionotropic glutamate receptors, mainly postsynaptic NMDA receptors. Moreover, in pathological conditions as epilepsy and brain ischemia, there is a massive release of glutamate, leading to neurotoxicity. Although some symptoms associated to disorders in the CNS related with three-finger toxins have been described, little is known about their mechanisms of neurotoxicity. In the present PhD thesis, we proposed to evaluate the neurotoxic effects of M. lemniscatus crude venom and its fractions obtained through RPC-HPLC on neuroblastoma cells (Neuro2A), using MTT assays, after 24 hours of exposure. We observed that the crude venom (in a dose-dependent manner) and most of its fractions caused toxicity (40-80 %). In comparison, hippocampal neurons from newborn rats (P0-P5) were treated with the crude venom, at different concentrations (5x10-5 – 50x10-1 µg/mL) and at different times (1, 3 and 24 h). Neurotoxicity was observed after 3 hours of exposure. Fluorescence assays with calcein-AM and 1-homodimer ethidium confirmed this result, when neurons were exposed for 24 h. We investigated the possible pharmacological targets involved in neurotoxicity of the crude venom. Our results indicated that NMDA and nACh receptors were involved in the toxic effects. These effects were also observed for fraction 22 (F22). The venom, fraction F22, as well as two 3Ftxs (Ml7294_NTX and Ml7256_NTX) increased L-glutamate release in rat cortical brain synaptosomes. This release was time and concentration-dependent, in the case of the venom and F22. The contribution of N, L and P/Q calcium channels, ionotropic glutamatergic receptors (NMDA and AMPA/kainate), as well as the external and internal calcium concentration(evaluated using calcium chelators, EGTA and BAPTA-AM) was also evaluated. The results showed that calcium influx is involved in the L-glutamate release promoted by F22, and that this effect was abolished in the presence of glutamate ionotropic antagonists. These studies could lead to a better understanding of the neurotoxic effects of Micrurus lemniscatus venom on the CNS and showed for the first time the presynaptic activity of three-finger toxins.
Subject: Micrurus lemniscatus - Teses
Neurotoxicologia – Teses
Neurônio hipocampais
Receptores glutamatérgicos
Atividade pré-sináptica de toxinas
Canais de cálcio – Teses
Fisiologia – Teses
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/58062
Issue Date: 20-Oct-2014
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