Estudos experimentais sobre parâmetros do metabolismo energético e de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos submetidos ao modelo químico de sarcosinemia

Abstract

Sarcosina é um N-metil-aminoácido derivado da glicina e a sua elevação em tecidos e fluidos fisiológicos de pacientes com sarcosinemia pode refletir na quantidade de unidades de um carbono. A sarcosinemia é uma condição metabólica rara, de natureza hereditária, associada a um possível retardo mental. Primeiramente, desenvolvemos um modelo agudo induzido quimicamente de sarcosinemia em ratos Wistar. Os ratos de 7, 14 e 21 dias de idade pós-parto receberam sarcosina intraperitonealmente em doses de 0,5 mol/g de peso corporal três vezes por dia em intervalos de 3 h. Os animais do grupo controle receberam solução salina (NaCl a 0,85 g%) no mesmo volume (10 l/kg de peso corporal). Eles foram mortos após 0,5, 1, 2, 3 ou 6 horas depois da última injeção e o cérebro e o sangue foram coletados para a dosagem da sarcosina. Os resultados mostraram que as concentrações plasmáticas e cerebrais de sarcosina atingiram níveis de três a quatro vezes mais elevados do que os níveis normais. Além disso, esses níveis diminuíram ao longo do tempo, atingindo a normalidade após 6 horas. Em um segundo momento, investigamos a administração aguda da sarcosina e/ou creatina mais piruvato sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo e metabolismo energético em homogeneizados de córtex cerebral de ratos Wistar com 21 dias de idade. A administração aguda de sarcosina induziu o estresse oxidativo e diminuiu as atividades da adenilato cinase (AK), gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH), atividade do complexo IV e CK citosólica e mitocondrial. Por outro lado, a atividade da succinato desidrogenase (SDH) foi aumentada em córtex cerebral de ratos. Além disso, o conteúdo total de sulfidrilas foi significativamente reduzido, enquanto a oxidação do DCFH, níveis de TBARS e as atividades da superóxido dismutase (SOD) e glutationa-peroxidase (GPx) foram significativamente aumentadas por essa administração. A co-administração de creatina mais piruvato foi eficaz na prevenção de alterações provocadas pela administração de sarcosina sobre o estresse oxidativo e as enzimas da rede de fosforiltransferência. Esses resultados indicam que a administração aguda de sarcosina pode estimular o estresse oxidativo e alterar o metabolismo energético em córtex cerebral de ratos. No caso de esses efeitos também ocorrerem em humanos, eles podem contribuir, juntamente com outros mecanismos, para a disfunção neurológica de sarcosinemia sendo que a administração de creatina mais piruvato poderia ser benéfica para os pacientes.

Sarcosine is an N-methyl derivative of the amino acid glycine, and its elevation in tissues and physiological fluids of patients with sarcosinemia could reflect a deficient pool size of activated 1-carbon units. Sarcosinemia is a rare inherited metabolic condition associated with mental retardation. Firstly, we developed an acute chemically induced model of sarcosinemia in Wistar rats. Wistar rats of 7, 14 and 21 postpartum days received sarcosine intraperitoneally in doses of 0.5 mol/g of body weight three time a day at intervals of 3 hours. Control animals received saline solution (NaCl 0.85 g%) in the same volume (10 ml/kg of body weight). The animals were killed after 0.5, 1, 2, 3 or 6 h after the last injection and the brain and the blood were collected for sarcosine measurement. The results showed that plasma and brain sarcosine concentrations achieved levels three to four times higher than the normal levels and decreased in a time-dependent way, achieving normal levels after 6 hours. In a second moment, we investigated the acute effect of sarcosine and/or creatine plus pyruvate on some parameters of oxidative stress and energy metabolism in cerebral cortex homogenates of 21-day-old Wistar rats. Acute administration of sarcosine induced oxidative stress and diminished the activities of adenylate kinase, GAPDH, complex IV and mitochondrial and cytosolic creatine kinase. On the other hand, succinate dehydrogenase activity was enhanced in cerebral cortex of rats. Moreover, total sulfhydryls content was significantly diminished, while DCFH oxidation, TBARS content, and activities of SOD and GPx were significantly enhanced by acute administration of sarcosine. Co-administration of creatine plus pyruvate was effective in the prevention of alterations provoked by sarcosine administration on the oxidative stress and the enzymes of phosphoryltransfer network. These results indicate that acute administration of sarcosine may stimulate oxidative stress and alter the energy metabolism in cerebral cortex of rats. In case these effects also occur in humans, they may contribute, along with other mechanisms, to the neurological dysfunction of sarcosinemia. Creatine and pyruvate adminstration could be beneficial to the patients.