Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294458.pdf: 989754 bytes, checksum: 15287b1549e9da76821454d09488a9e8 (MD5) / A agmatina é uma substância endógena que possui características de um neuromodulador. Devido à abundância de agmatina no sistema nervoso central, particularmente no hipocampo, alguns estudos recentes têm investigado o papel desta poliamina sobre processos de aprendizagem e memória. O principal objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da administração exógena de agmatina (10, 50 e 100 mg kg, i.p.) nos prejuízos da memória espacial de curto e longo prazo decorrentes do envelhecimento ou de um pré-tratamento com escopolamina (1 mg/kg, i.p.) em ratos avaliados nos testes do labirinto aquático e esquiva inibitória do tipo step-down. Ratos Wistar machos envelhecidos (15 meses de idade) apresentaram prejuízos locomotor e cognitivo decorrentes da idade nos testes comportamentais realizados. A escopolamina, através do bloqueio de receptores muscarínicos para acetilcolina, induziu prejuízo cognitivo no grupo de animais adultos jovens (3 meses de idade). De maneira importante, o tratamento agudo com agmatina (50 ou 100 mg/kg, i.p.) foi capaz de reverter os prejuízos da memória de curto e longo prazo relacionados ao envelhecimento em ratos avaliados no teste da esquiva inibitória do tipo step-down. No entanto, o tratamento agudo com estas mesmas doses de agmatina reduziu o desempenho motor dos animais na caixa de atividade. Além disso, agmatina não foi capaz de reverter os deficits de aprendizado e memória induzidos pela escopolamina em ratos adultos jovens. Em conjunto, os resultados do presente estudo demonstram que o tratamento agudo com agmatina é capaz de reverter os prejuízos nas memórias de curto e longo prazo associados ao envelhecimento em roedores e que esta resposta parece ser independente do sistema colinérgico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 288523.pdf: 1311836 bytes, checksum: 32f42013c6ecff80dd02e2bfdb21627b (MD5) / A agmatina é uma substância endógena que possui características neuromoduladoras. Estudos recentes têm indicado efeitos neuroprotetores para esta poliamina em modelos experimentais de isquemia, estresse e de doenças neurodegenerativas. O presente estudo teve como objetivo investigar o potencial protetor do tratamento sistêmico com agmatina (30 mg/kg, i.p.) durante 5 dias consecutivos sobre as alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pela administração intranasal (i.n.) de 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP, 1 mg/narina) em camundongos C57BL/6 envelhecidos (15 meses de idade), um modelo experimental da doença de Parkinson desenvolvido em nosso laboratório. O tratamento com agmatina foi capaz de aumentar em 40% a taxa de sobrevida dos animais infudidos com MPTP. Nos testes comportamentais realizados durante um período de 21 dias após a administração i.n. do MPTP, o tratamento com agmatina preveniu o desenvolvimento de prejuízos cognitivos e motores avaliados, respectivamente, nos testes de reconhecimento social e campo aberto, além de reduzir os prejuízos no Escore Neurológico de Severidade (ENS) que avalia o estado neurológico geral dos animais. De maneira importante, os resultados do presente estudo demonstram que a agmatina não inibe a atividade da enzima monoamino oxidase B (MAO-B) e, portanto, não interfere diretamente na etapa limitante da metabolização do MPTP a MPP+ (metabólito ativo do MPTP). No entanto, a agmatina não foi capaz de previnir a diminuição da captação hipocampal de glutamato induzida pelo tratamento i.n. com MPTP. Em conjunto, esses resultados sugerem que o tratamento repetido com agmatina é capaz de prevenir, ao menos em parte, os efeitos comportamentais e neuroquímicos induzidos pela administração i.n. de MPTP em camundongos envelhecidos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:11:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329321.pdf: 8831525 bytes, checksum: 8c626628cc17f0b0c572902502d81a78 (MD5) Previous issue date: 2014 / A agmatina é um neuromodulador, cuja atividade antidepressiva tem sido mostrada tanto em ensaios pré-clínicos como clínicos. Contudo, os mecanismos celulares e moleculares responsáveis por seu efeito não estão totalmente esclarecidos. Estudos dos últimos 40 anos têm demonstrado que episódios de estresse induzem anormalidades do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal e hipersecreção de glicocorticóides os quais estão implicados na fisiopatologia da depressão. O presente estudo verificou a habilidade da agmatina em: i) produzir um efeito antidepressivo no teste da suspensão pela cauda (TSC) após sua administração sub-crônica em camundongos e o envolvimento de vias de sinalização intracelular hipocampal; ii) abolir o comportamento tipo-depressivo no teste do nado forçado (TNF) e o desequilíbrio oxidativo hipocampal induzidos pelo estresse de contenção (EC) em camundongos; iii) proteger células neuronais hipocampais murinas HT22 frente à citotoxicidade induzida pela corticosterona e o envolvimento do fator de transcrição Nrf2; iv) abolir o comportamento tipo-depressivo no TSC e anedônico no splash teste, induzidos pela corticosterona em camundongos e a participação dos sistemas monoaminérgicos, do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), da proteína sináptica sinaptotagmina I (Syt I), das células neurogliais e do fator de transcrição Nrf2. O tratamento sub-crônico com agmatina (0,01 e 0,1 mg/kg, p.o.) produziu um efeito antidepressivo no TSC sem afetar a atividade locomotora dos animais. Adicionalmente, a agmatina (0,001-0,1 mg/kg, p.o.) aumentou a fosforilação de substratos da proteína cinase A (PKA), a fosforilação da proteína cinase B (PKB)/Akt (Ser473), da enzima glicogênio sintase cinase-3ß (GSK-3ß) (Ser9), da cinase regulada por sinal extracelular 1/2 (ERK1/2), da proteína de ligação responsiva ao AMP cíclico (AMPc) (CREB) (Ser133) e o conteúdo de BDNF de uma maneira dose-dependente no hipocampo. Agmatina (0,001-0,1 mg/kg, p.o.) também reduziu a fosforilação da c-Jun N-terminal cinase 1/2 (JNK1/2). A fosforilação da proteína cinase C (PKC) e de p38MAPK não foi alterada em nenhuma condição experimental. Em relação ao modelo de EC em camundongos, este protocolo induziu um comportamento tipo-depressivo no TNF, peroxidação lipídica, aumento da atividade hipocampal das enzimas superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR), reduziu a atividade da catalase (CAT) e aumentou a razão SOD/CAT, um índice de condições pró-oxidativas, mas não afetou os níveis de glutationa reduzida. Agmatina (10 mg/kg, p.o.)aboliu o comportamento tipo-depressivo induzido pelo EC e preveniu a peroxidação lipídica e as alterações nas atividades de SOD, GR e CAT na razão SOD/CAT induzidas pelo EC. Na linhagem de células neuronais hipocampais murinas HT22, o tratamento com agmatina (10 µM) aboliu a produção de espécies reativas de oxigênio e a apoptose induzidas pela corticosterona, de uma maneira dose e tempo-dependentes. A combinação de concentrações sub-efetivas de agmatina e fluoxetina ou imipramina produziu um efeito citoprotetor sinérgico. O efeito neuroprotetor da agmatina foi abolido por ioimbina (antagonista de receptor a2-adrenérgico), cetancerina (antagonista de receptor 5-HT2A), LY294002 (inibidor de PI3K), PD98059 (inibidor de MEK1/2), SnPP (inhibitor da enzima hemoxigenase-1, HO-1) e cicloheximida (inibidor da síntese protéica). Agmatina também aumentou a fosforilação de Akt e de ERK e induziu translocação nuclear de Nrf2 bem como a expressão de HO-1 e da subunidade catalítica da enzima glutamato cisteína ligase (GCLc); a indução dessas proteínas foi abolida por ioimbina, cetanserina, LY294002 e PD98059. Por último, utilizando camundongos Swiss, o tratamento por 21 dias com agmatina (0,1 mg/ kg, p.o) preveniu, de maneira similar ao antidepressivo clássico imipramina, o comportamento tipo-depressivo no TSC e anedônico induzidos pela corticosterona. Além disso, agmatina aumentou os níveis hipocampais de noradrenalina, serotonina (5-HT), e dopamina tanto nos animais controle como nos tratados com corticosterona; e ainda preveniu a diminuição de 5-HT e o aumento de glutamato induzidos pela corticosterona. A agmatina aumentou a fosforilação de CREB nos animais controle; o imunoconteúdo de BDNF maduro (BDNFm), reduziu o conteúdo de BDNF imaturo (pro-BDNF), aumentou a razão BDNFm/pro-BDNF e o conteúdo de Syt I, de HO-1 e de GCLc tanto nos animais controle como nos tratados com corticosterona. Adicionalmente, o tratamento com agmatina foi capaz de prevenir a redução do conteúdo de BDNFm e de Syt I, e a retração e diminuição da quantidade de células astrogliais e microgliais em CA1 hipocampal induzidas pela corticosterona. Agmatina produziu um efeito antidepressivo nos camundongos C57BL/6 Nrf2 (+/+) no TSC e splash teste, mas não nos animais Nrf2 (-/-). O presente estudo ampliou de maneira significativa o conhecimento dos mecanismos celulares e moleculares implicados no efeito antidepressivo da agmatina através de ensaios in vitro e in vivo. Nosso conjunto de resultados indica que o efeito antidepressivo da agmatina parece ser mediado pela sua atuação sobre as principais hipóteses que explicam a fisiopatologia da depressão e terapia antidepressiva: monoaminérgica, neurotrófica, oxidativa eglutamatérgica, indicando seu potencial como adjuvante/monoterapia para o tratamento da depressão.<br> / Abstract: Agmatine is an endogenous neuromodulator, whose antidepressant activity has been shown in preclinical and clinical trials. However, the cellular and molecular mechanisms implicated in its effect are not entirely clarified. Studies over the last 40 years have shown that episodes of stress induce abnormalities in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and hypersecretion of glucocorticoids which are implicated in the pathophysiology of major depression. The present study verified the agmatine's ability to: i) produce an antidepressant-like effect in the tail suspension test (TST) followed its sub-chronic administration in mice and the involvement of hippocampal intracellular signaling pathways in such effect; ii) abolish the depressive-like behavior in the forced swimming test (TNF) and hippocampal antioxidant imbalance induced by acute restraint stress (ARS) in mice; iii) protect HT22 mouse hippocampal cells against the corticosterone-induced cytotoxicity and the involvement of the transcription factor Nrf2 in such effect; iv) abolish the depressive-like behavior in the TST, and anhedonic behavior induced by corticosterone and the involvement of the monoaminergic systems, brain-derived-neurotrophic factor (BDNF), synaptic protein synaptotagmin I (Syt I), neuroglial cells and the transcription factor Nrf2 in such effect. The sub-chronic agmatine (0.01 and 0.1 mg/kg, p.o.) administration produced a significant antidepressant-like effect in the TST and no locomotor effect in mice. Additionally, agmatine (0.001-0.1 mg/kg, p.o.) increased the phosphorylation of protein kinase A (PKA) substrates, protein kinase B (PKB)/Akt (Ser473), glycogen synthase kinase-3ß (GSK-3ß) (Ser9), extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) and cAMP response elements (CREB) (Ser133), and BDNF immunocontent in a dose-dependent manner in the hippocampus. Agmatine (0.001-0.1 mg/kg, p.o.) also reduced the c-jun N-terminal kinase 1/2 (JNK1/2) phosphorylation. Neither protein kinase C (PKC) nor p38MAPK phosphorylation was altered under any experimental conditions. Regarding ARS protocol, it caused a depressive-like behavior in the FST, hippocampal lipid peroxidation, and an increase in the activity of hippocampal superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR) activities, reduced catalase (CAT) activity and increased SOD/CAT ratio, an index of pro-oxidative conditions, but did not affect reduced glutathione levels. Agmatine (10 mg/kg, p.o.) was effective to abolish the depressive-like behavior induced by ARS and to prevent the ARS-induced lipid peroxidation and changes in SOD, GR and CAT activities and inSOD/CAT activity ratio. In HT22 hippocampal neuronal cell line, corticosterone induced apoptotic cell death and increased reactive oxygen species production, effects that were abolished in a concentration- and time-dependent manner by agmatine (10 µM) treatment. The combination of sub-effective concentrations of agmatine with fluoxetine or imipramine afforded synergic protection. The neuroprotective effect of agmatine was abolished by yohimbine (a2-adrenoceptor antagonist), ketanserin (5-HT2A receptor antagonist), LY294002 (PI3K inhibitor), PD98059 (MEK1/2 inhibitor), SnPP (heme oxygenase-1 (HO-1) inhibitor), and cycloheximide (protein synthesis inhibitor). Agmatine increased Akt and ERK phosphorylation, and induced the transcription factor Nrf2 and the proteins HO-1 and glutamate cysteine ligase, catalytic subunit (GCLc); induction of these proteins was prevented by yohimbine, ketanserin, LY294002 and PD98059. Finally, in Swiss mice, the depressive-like behavior in the TST and the anhedonic behavior induced by corticosterone were prevented by agmatine (0.1 mg/kg, po) treatment for 21 days, similarly to the classical antidepressant imipramine. Additionally, agmatine increased the hippocampal levels of noradrenaline, serotonin (5-HT) and dopamine in the both control group and corticosterone-treated mice; and also prevented the decreased 5-HT and increased glutamate levels induced by corticosterone. Agmatine induced an increase in CREB phosphorylation in control mice as well as an increase in the mature BDNF (BDNFm), reduction in the immature BDNF (pro-BDNF) immunocontents, increase in the BDNFm/pro-BDNF ratio, and in the Syt I, HO-1 and GCLc immunocontents in the both control and corticosterone-treated mice. Additionally, agmatine treatment was able to prevent the reduction in the immunocontent of BDNFm and Syt I and the atrophy and reduction of astroglial and microglial cells in CA1 hippocampal induced by corticosterone. Agmatine produced an antidepressant-like effect in C57BL/6 Nrf2 (+/+) mice in the TST and splash test, but not in Nrf2 (-/-) mice. The present study extends the available data on the cellular and molecular mechanisms that underlie the antidepressant effect of agmatine by using in vitro and in vivo approachs. Taken together, our results show that the antidepressant effect of agmatine appears to be mediated by its effect on the key hypotheses that explain the pathophysiology of depression and antidepressant therapy: monoaminergic, neurotrophic, oxidative, and glutamatergic, indicating its potential to be used as adjuvant/monotherapy in the management of major depression.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318432.pdf: 1682275 bytes, checksum: b1ff1c1bc0e1156c2b36ddc92e31ec5b (MD5) Previous issue date: 2013 / A agmatina é uma amina catiônica endógena cuja ação antidepressiva é reportada em diversos estudos nos últimos anos. O presente estudo investigou o efeito do tratamento agudo com agmatina no teste da suspensão pela cauda (TSC) em camundongos, um modelo animal preditivo, amplamente utilizado na investigação de novos compostos com ação antidepressiva. O tratamento oral com agmatina em baixas doses (0,001, 0,01, 0,1 e 1 mg/kg) reduziu o tempo de imobilidade dos animais no TSC confirmando seu efeito tipo-antidepressivo neste teste. Além disso, considerando a estreita relação entre inflamação e depressão, e a necessidade de investigar o potencial antidepressivo dessa amina em modelos animais de depressão, foi investigado o efeito da agmatina em um modelo que induz um comportamento tipo-depressivo nos animais após administração do fator de necrose tumoral (TNF-a). A administração intracerebroventricular (i.c.v.) de TNF-a (0,001 fg/sítio) promoveu um aumento no tempo de imobilidade dos animais no TSC, caracterizando um comportamento tipo-depressivo, que foi prevenido pelo tratamento com agmatina (0,0001, 0,1 e 1 mg/kg). Adicionalmente, foi avaliado o envolvimento dos sistemas monoaminérgicos, glutamatérgico e da via L-arginina-óxido nítrico no efeito antidepressivo da agmatina no modelo de comportamento tipo-depressivo induzido por TNF-a no TSC. Em animais que não receberam TNF-a, foi observado que a administração de agmatina em uma dose sub-ativa (0,0001 mg/kg) combinada com doses sub-ativas de fluoxetina (5 mg/kg, p.o., inibidor seletivo da recaptação de serotonina), imipramina (0,1 mg/kg, p.o., inibidor da recaptação de serotonina e noradrenalina/antidepressivo tricíclico), bupropiona (1 mg/kg, p.o, inibidor da recaptação de dopamina, com atividade na recaptação de noradrenalina), MK-801 (0,001 mg/kg, p.o., antagonista não competitivo de receptores NMDA) ou 7-nitroindazol (7-NI) (25 mg/kg, i.p., inibidor da enzima óxido nítrico sintase neuronal), foi capaz de produzir um efeito tipoantidepressivo sinérgico. Todas essas administrações, inclusive o prétratamento com agmatina, antidepressivos, MK-801 e 7-NI isoladamente em suas doses sub-ativas, foram capazes de prevenir o aumento do tempo de imobilidade dos animais induzido pela administração de TNFa. Nenhuma alteração locomotora dos animais foi verificada no teste do campo aberto. Considerando a relação bem estabelecida entre as citocinas pró-inflamatórias e apoptose, além do potencial anti-apoptótico da agmatina e dos antidepressivos convencionais, foi investigado o envolvimento de vias de sinalização que regulam neuroplasticidade e sobrevivência celular: proteína anti-apoptótica Bcl-2, proteína próapoptótica Bax e glicogênio sintase cinase 3ß (GSK-3ß) sobre o efeito antidepressivo da agmatina no modelo do TNF-a. Nenhuma alteração significativa na expressão das proteínas Bax e Bcl-2 e fosforilação de GSK-3ß (Ser9) foram observadas por western blot. Nosso conjunto de resultados demonstrou que o efeito antidepressivo da agmatina parece ser mediado, pelo menos em parte, por uma interação com os sistemas serotonérgico, noradrenérgico, dopaminérgico, pelo antagonismo de receptores NMDA e inibição da síntese de óxido nítrico, indicando que esta amina catiônica pode se constituir em uma nova alternativa terapêutica para o tratamento da depressão associada à inflamação. / Abstract: Agmatine is an endogenous cationic amine that has been shown to exert antidepressant-like effect. The present study investigated the effect of acute treatment with agmatine in tail suspension test (TST) in mice, a predictive animal model, widely used in research for new compounds with antidepressant action. Oral treatment with agmatine at low doses (0.001, 0.01, 0.1 and 1 mg/kg) reduced the immobility time in the TST confirming its antidepressant-like effect in this test. Furthermore, given the close relationship between inflammation and depression, and the need to investigate the antidepressant potential of this amine in animal models of depression, we investigated the effect of agmatine in a model that induces a depressive-like behavior in animals after administration of factor tumor necrosis factor (TNF-a). Acute administration of TNF-a (0.001 fg/site, i.c.v.) increased immobility time in TST, indicative of a depressive-like behavior, and the treatment with agmatine (0.0001, 0.1 and 1 mg/kg) was able to prevent this effect. Additionally, we examined the involvement of monoaminergic systems, NMDA receptors and Larginine-nitric oxide pathway in the antidepressant-like effect of agmatine in the model of depression induced by TNF-a in the TST. In control mice (not received TNF-a) administration of sub-effective doses of agmatine (0.0001 mg/kg) combined with sub-effective doses of fluoxetine (5 mg/kg, p.o., a selective serotonin reuptake inhibitor), imipramine (0.1 mg/kg, p.o., tricyclic antidepressant), bupropion (1 mg/kg, p.o., dopamine reuptake inhibitor with subtle activity on noradrenergic reuptake), MK-801 (0.001 mg/kg, p.o.noncompetitive antagonist of NMDA receptors) or 7-nitroindazole (7-NI) (25 mg/kg, i.p.inhibitor of neuronal NOS), produced a synergistic antidepressantlike effect in the TST. All these administrations and also agmatine, antidepressants, MK-801 and 7-NI administered alone at a sub-effective dose were able to prevent the increased immobility time induced by TNF-a. These effects were not accompanied by alterations in mice locomotor activity. Moreover, given the well-established relationship between pro-inflammatory cytokines and apoptosis, beyond the antiapoptotic potential of agmatine and conventional antidepressants, we investigated the involvement of signaling pathways that regulate neuroplasticity and cellular survival: anti-apoptotic protein Bcl2 protein, pro-apoptotic Bax and glycogen synthase kinase 3ß (GSK-3ß) phosphorylation (Ser9) on the antidepressant effect of agmatine in TNF-a induced animal model. No significant changes in protein expression of Bax and Bcl-2 and in phosphorylation of GSK-3ß (Ser9) were observed by Western blot. Our set of results showed that the acute effect of agmatine on the TNF-a induced animal model of depression appears to be mediated, at least in part by an interaction with monoaminergic systems and by the inhibition of NMDA receptors and nitric oxide synthesis, indicating that this cationic amine may constitute a new therapeutic alternative for the treatment of depression associated with inflammation.