Envolvimento do metabolismo energético, fator neurotrófico e atividade da enzima acetilcolinesterase no efeito da l-tirosina em ratos com diferentes fases de desenvolvimento

Abstract

A tirosinemia tipo II é causada pela deficiência autossômica recessiva da enzima hepática tirosina aminotransferase. Consequentemente, altos níveis de tirosina são encontrados nos tecidos e fluidos fisiológicos de pacientes com tirosinemia tipo II e assim desenvolvem lesões cutâneas, sintomas oculares e/ou complicações neurológicas. Considerando que os mecanismos das disfunções neurológicas em pacientes com tirosinemia tipo II são pouco conhecidos, neste trabalho foi investigado a neurotoxicidade da L-tirosina sobre o metabolismo energético in vitro e in vivo em cérebro e fígado de ratos, bem como seu efeito sobre os níveis de fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) em cérebro de ratos. No experimento in vitro, ratos Wistar de 30 dias de idade sofreram eutanásia por decapitação e o cérebro e fígado foram dissecados. A L-tirosina (0.1; 1.0; 2.0 ou 4.0 mM) foi adicionada ao meio de reação enquanto grupo controle não foi adicionado L-tirosina, e a atividade das enzimas do metabolismo energético foram avaliados. No experimento in vivo, ratos Wistar (10 e 30 dias de idade) receberam uma única administração intraperitoneal de salina ou L-tirosina (500 mg/kg) e após 1 hora sofreram eutanásia por decapitação. A administração crônica consistiu em realizar administrações de salina ou L-tirosina (500 mg/kg) a cada 12 horas durante 21 dias, em ratos Wistar (7 dias de idade). Os animais sofreram eutanásia 12 horas após a última administração. Foi avaliado o metabolismo energético apenas após administração aguda de L-tirosina em ratos com 30 dias de idade. Os níveis de BDNF, expressão de ácido ribonucléico mensageiro (mRNA) de bdnf, a atividade da AChE e expressão de mRNA de ache foram avaliadas após administração aguda de L-tirosina em ratos de 10 e 30 dias de idade e após administração crônica. Neste estudo, foi demonstrado que o efeito da L-tirosina in vitro inibiu a atividade da enzima citrato sintase no córtex cerebral e a enzima succinato desidrogenase foi aumentada no córtex cerebral, hipocampo, estriado e fígado. A atividade do complexo I foi inibida apenas no hipocampo, enquanto que a atividade do complexo II foi inibida no córtex cerebral, hipocampo e no fígado. A atividade do complexo IV foi diminuída no córtex cerebral. A administração aguda de L-tirosina em ratos com 30 dias de idade inibiu a enzima malato desidrogenase, citrato sintase e complexos II, II-III e IV em córtex cerebral e fígado. A atividade da succinato desidrogenase e complexo I foi inibida no córtex cerebral e aumentada no estriado. Os resultados dos níveis de BDNF mostraram que a administração aguda de L-tirosina diminuiu tanto os níveis de BDNF como mRNA de bdnf no estriado de ratos com 10 dias de idade. Nos ratos com 30 dias de idade, observamos uma diminuição dos níveis de BDNF sem modificações no nível de transcrição de BDNF no hipocampo e estriado. A administração crônica de L-tirosina aumentou os níveis de BDNF no estriado de ratos durante o seu crescimento, enquanto que a expressão de mRNA de bdnf não foi alterada. Por fim, observamos que a administração aguda em ratos de 10 e 30 dias de idade e adminstração crônica de L-tirosina aumentou a atividade da AChE em todas as áreas do cérebro avaliadas, quando comparados ao grupo controle. Além disso, houve uma diminuição significativa nos níveis de mRNA de ache no hipocampo após administração aguda de L-tirosina em ratos de 10 e 30 dias de idade e no estriado após administração crônica. Juntos, estes resultados mostram que alterações no metabolismo energético podem provocar anormalidades cerebrais, pelo déficit de ATP, e essas alterações muitas vezes podem estar envolvidas com a presença de estresse oxidativo. Desta forma sugerimos que a depleção da ATP pode estar associada com a diminuição dos níveis de BDNF e o aumento da atividade da AChE.

Tyrosinemia type II is caused by autosomal recessive deficiency of the hepatic enzyme tyrosine aminotransferase. Consequently, high levels of tyrosine are found in physiological fluids and tissues of patients with tyrosinemia type II and thus develop skin lesions, ocular symptoms and/or neurological complications. Whereas the mechanisms of neurological dysfunction in patients with tyrosinemia type II are unknown , this study was investigated the neurotoxicity of L- tyrosine on energy metabolism in vitro and in vivo in rat brain and liver , as well as its effect on the levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) in rat brain . In vitro, rats 30 days of age were killed by decapitation and the brain and liver were dissected. L- tyrosine (0.1, 1.0, 2.0 or 4.0 mM) were added to the reaction medium while the control group was not added L- tyrosine , and the activity of enzymes of energy metabolism were evaluated . Acute administration to Wistar rats (10 and 30 days old) received a single intraperitoneal administration of saline or L -tyrosine (500 mg/kg) and after 1 hour were killed by decapitation. Chronic administration consisted of performing general saline or L -tyrosine (500 mg/kg) every 12 hours for 21 days in rats (7 days old). The animals were killed 12 hours after the last administration. Energy metabolism has been reported only after the acute administration of L-tyrosine in rats, 30 days old. BDNF levels and expression of the messenger ribonucleic acid (mRNA) and BDNF expression and activity of AchE and mRNA ache were evaluated after acute administration of L-tyrosine in rats of 10 and 30 days of age and after chronic administration. In this study, it was demonstrated that the effect of L- tyrosine in vitro inhibited the enzyme activity of citrate synthase in the cerebral cortex and the enzyme succinate dehydrogenase was increased in the cerebral cortex, hippocampus, striatum and liver. The complex I activity was inhibited in the hippocampus, whereas the activity of complex II was inhibited in the cerebral cortex, hippocampus and liver. The activity of complex IV was decreased in the cerebral cortex. Acute administration of L -tyrosine in rats 30 days inhibited the enzyme malate dehydrogenase, citrate synthase and complex II, III -III and IV in the cerebral cortex and liver. The activity of succinate dehydrogenase and complex I was inhibited in the cerebral cortex and increased in the striatum. The results of BDNF showed that acute administration of L-tyrosine decreased both BDNF and BDNF mRNA in the striatum of rats 10 days of age. In rats with 30 days of age, we observed a decrease in BDNF levels without changes in the level of transcription of BDNF in the hippocampus and striatum. The chronic administration of L-tyrosine increased BDNF levels in the striatum of rats during their growth, while BDNF mRNA expression was unchanged. Finally, we observed that acute administration in rats 10 and 30 days of age and chronic adminstration of L-tyrosine increased AChE activity in all brain areas evaluated, when compared to the control group. Furthermore, a significant reduction in AChE mRNA levels in the hippocampus after acute administration of L-tyrosine in rats of 10 and 30 days of age and striatum following chronic administration. Changes in energy metabolism can cause brain abnormalities, the deficit of ATP, and these changes can often be involved in oxidative stress. Thus we suggest that depletion of ATP may be associated with decreased levels of BDNF and increased AChE activity.