Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/75504
Tipo: Tese
Título: Efeito protetor da enzima Fosfatidilinositol 3-QUINASE (PI3K) em excitotoxicidade e seu envolvimento no mecanismo de ação anticonvulsivante e neuroprotetor do Canabidiol
Autor(es): Isabel Vieira de Assis Lima
Primeiro Orientador: Antônio Carlos Pinheiro de Oliveira
Primeiro Coorientador: Fabrício de Araújo Moreira
Resumo: Introdução: A via fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K)/proteína quinase B (PKB/Akt)/alvo da rapamicina em mamíferos (mTOR) tem sido associada a várias desordens do sistema nervoso central (SNC), inclusive na epilepsia. No entanto, o papel específico da enzima PI3K na modulação de crises convulsivas e eventos pós-ictais é pouco conhecido. O fitocanabinoide extraído das folhas de Cannabis sativa, canabidiol (CBD), apresenta efeito anticonvulsivante em modelos animais e estudos clínicos. No entanto, o mecanismo de ação anticonvulsivante e neuroprotetor do CBD ainda não foi elucidado. Objetivos: Testar a hipótese de que a PI3K reduz a excitotoxicidade e suas consequências, assim como sua via de sinalização modula os efeitos anticonvulsivante e neuroprotetor do CBD. Metodologia: Os experimentos in vitro e in vivo foram realizados em camundongos C57Bl/6 (WT) e PI3K-/-. O status epilepticus (SE) foi induzido pela microinjeção intra-hipocampal bilateral de pilocarpina (PILO). Após 8h, os animais tiveram seus hipocampos removidos, para posterior análise dos níveis dos fatores neurotróficos BDNF, NGF e GDNF. Após 24 h, os animais foram perfundidos e seus encéfalos removidos e processados, para posterior avaliação de morte neuronal e marcação microglial e astrocitária. Foram realizadas também preparações de culturas primárias de neurônios hipocampais, para posterior realização do ensaio de morte celular induzido por glutamato, bem como preparações de sinaptossomas hipocampais, para posterior análise da liberação de glutamato e do conteúdo de cálcio citosólico. Por fim, crises convulsivas foram induzidas pela administração intraperitoneal de pentilenotetrazol (PTZ), para posterior análise comportamental e/ou eletroencefalográfica. Resultados: O SE induzido por PILO promoveu, nos animais WT e PI3K-/-, algumas alterações pós-ictais, tais como aumento de morte neuronal e da ativação microglial e astrocitária. A inibição farmacológica de PI3K promoveu alterações tempo e dose dependentes no ensaio morte celular induzido por glutamato e, a inibição genética ou farmacológica de PI3K aumentou a liberação de glutamato e o conteúdo de cálcio citosólico, em preparações de sinaptossomas hipocampais estimulados com KCl. Além disso, foram observadas alterações comportamentais e eletroencefalográficas entre os animais WT e PI3K-/- submetidos ao modelo de indução de crises convulsivas por PTZ. Posteriormente, verificou-se um significativo efeito anticonvulsivante do CBD no modelo de PILO, acompanhado pela redução da morte neuronal e da ativação microglial e astrocitária hipocampal. O pré-tratamento com o antagonista de receptores CB1, AM251, com o inibidor da mTOR, rapamicina, ou em animais PI3K-/-, reduziu o efeito anticonvulsivante do CBD. Ainda, foi observado uma redução do efeito neuroprotetor in vivo e in vitro do CBD, mediante inibição genética ou farmacológica de PI3K, bem como alterações nos níveis hipocampais de BDNF, NGF e GDNF. O efeito anticonvulsivante do CBD também foi demonstrado no modelo de PTZ, sendo este efeito também reduzido mediante deleção genética de PI3K, bem como inibição farmacológica da via PI3K/Akt/mTOR. Conclusão: De acordo com os resultados obtidos no presente trabalho, sugerimos que a enzima PI3K apresenta um papel protetor frente à excitotoxicidade. Além disso, a modulação da via PI3K/Akt/mTOR está envolvida no efeito anticonvulsivante e neuroprotetor do CBD.
Abstract: Introduction: The phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (PKB/Akt) /mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway has been associated with several pathologies in the central nervous system (CNS), including in epilepsy. However, the specific role of PI3K in modulating seizures and post-ictal events is poorly understood. In addition, a phytocannabinoid extracted from Cannabis sativa leaves, cannabidiol (CBD), exhibit a powerful anticonvulsant effect in animal models and clinical studies. However, the anticonvulsant and neuroprotective mechanisms of action of CBD have not yet been elucidated. Aims: To test the hypothesis that PI3K reduces excitotoxicity and its consequences, as well as its signaling pathway mediates the anticonvulsant and neuroprotective effects of CBD. Methods: In vitro and in vivo experiments were performed on C57Bl/6 (WT) and PI3K-/- mice. Status epilepticus (SE) was induced by bilateral intra-hippocampal pilocarpine (PILO) microinjection. After 8 h, the animals had their hippocampus removed, for further analysis of the neurotrophic factors BDNF, NGF and GDNF levels. After 24 h, animals were perfused and their brains removed and processed, for further histological techniques to evaluate neuronal death, microglia and astrocyte staining. Primary cultures of hippocampal neurons were used for glutamate induced cell death assay, as well as hippocampal synaptosomal preparations were used for analysis of glutamate release and cytosolic calcium content. Finally, pentylenetetrazole (PTZ)induced seizures was performed by intraperitoneal route, for further behavioral and/or electroencephalographic analysis. Results: PILO-induced SE promoted some post-ictal changes in WT and PI3K-/- animals, such as increased neuronal death and microglial and astrocytic activation. Pharmacological inhibition of PI3K promoted time and dose-dependent changes in the glutamate-induced cell death assay, and the genetic or pharmacological inhibition of PI3K increased glutamate release and cytosolic calcium content induced by KCl in preparations of hippocampal synaptosomes. In addition, behavioral and electroencephalographic alterations were observed between the WT and PI3K-/- animals, submitted to the PTZ model of seizures. Subsequently, a potent anticonvulsant effect of CBD was observed in the PILO model, followed by hippocampal reduction of neuronal death and microglial and astrocytic activation. Pretreatment with the CB1 receptor antagonist, AM251, with the mTOR inhibitor, rapamycin, or in PI3K-/- animals, reduced the anticonvulsant effect of CBD. In addition, it was observed a reduction in in vivo and in vitro neuroprotective effects of CBD, through genetic and pharmacological PI3K inhibition, as well as alterations in the hippocampal levels of BDNF, NGF and GDNF. The anticonvulsant effect of CBD was also demonstrated in PTZ model, and this effect was also reduced by genetic deletion of PI3K as well as by pharmacological inhibition of PI3K/Akt/mTOR signaling pathway. Conclusion: According to the results, we suggest that the enzyme PI3K has a protective role against excitotoxicity. In addition, the modulation of PI3K/Akt/mTOR signaling pathway is involved in the anticonvulsive and neuroprotective effects of CBD.
Assunto: Farmacologia
Epilepsia
Canabidiol
Fosfatidilinositol 3-Quinase
Neuroproteção
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Departamento: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
Curso: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/75504
Data do documento: 12-Abr-2017
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