Introdução: Mecanismos epigenéticos, como a metilação de DNA, desempenham um papel importante na neurobiologia da depressão. Enquanto o estresse aumenta a metilação de DNA e reduz a expressão de genes envolvidos na plasticidade neuronial, inibidores de DNA metiltransferases (DNMTi), enzimas que catalisam a metilação de DNA, aumentam rapidamente a expressão gênica e induzem efeitos tipo-antidepressivos em modelos animais. Considerando, ainda, que antidepressivos convencionais podem interferir com mecanismos epigenéticos, este trabalho testou a hipótese de que drogas DNMTi induzem efeito tipo-antidepressivo agudo e sustentado em modelos animais. Além disso, avaliamos se o efeito de antidepressivos convencionais e de DNMTis sobre os níveis de mRNA e de metilação de DNA em diferentes genes associados a depressão e regulados por mecanismos epigenéticos (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA e AMPA) em estruturas encefálicas (hipocampo dorsal, ventral e córtex pré-frontal) de animais submetidos a modelo animal de depressão. Métodos: Para tanto, ratos Wistar foram submetidos ao modelo do desamparo aprenddo [learned helplessness, LH, pré-teste (PT), 40 choques inescapáveis nas patas]. Os animais receberam injeções sistêmicas de DNMTi (5-AzaD ou RG108), antidepressivos (imipramina ou fluoxetina), ou veículo, por 1 ou 7 dias, e foram submetidos a sessão teste do desamparo aprendido (T, 30 choques escapáveis) no último dia. Adicionalmente, um grupo independente foi submetido ao mesmo protocolo experimental e sacrificados 1 h após a última injeção. As estruturas encefálicas foram dissecadas para posterior análise molecular [imunoprecipitação de DNA metilado (meDIP) e quantificação de RNAm por qRT-PCR). Resultados: O estresse dos choques nas patas aumentou o número de falhas no teste. O tratamento com DNMTi agudamente, assim como com antidepressivos (tratamento repetido), foi capaz de atenuar essas alterações comportamentais, efeito considerado tipo-antidepressivo nesse modelo. Ainda, o estresse aumentou a metilação de DNA e reduziu os níveis de RNAm para BDNF e TrkB, enquanto que o tratamento com RG108 atenuou essas alterações moleculares no córtex pré-frontal de ratos. Conclusão: Os presentes resultados indicam que DNMTi, diferente de antidepressivos convencionais, são capazes de induzir rápido e sustentado efeito tipo-antidepressivo. Além disso, BDNF e TrkB parecem ser importantes para a resposta comportamental induzida pela inibição de DNMTs no córtex pré-frontal de ratos submetidos ao LH. / Introduction: Epigenetic mechanisms, such as DNA methylation, are thought to play an important role in the neurobiology of depression. While stress increases DNA methylation and decreases the expression of genes involved in neuronal plasticity, DNA methyltransferases inhibitors (DNMTi) increases gene expression and induces antidepressant-like effects in animal models. Considering that conventional antidepressants could interfere with epigenetic mechanisms, this work tested the hypothesis that acute treatment with DNMTi would induce acute and long-lasting antidepressant-like effects. Furthermore, we evaluated whether the stress could induce changes in the mRNA and DNA methylation levels in different genes involved with depression and regulated by epigenetic mechanisms (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA and AMPA) in different brain structures [dorsal hippocampus, ventral hippocampus and prefrontal cortex (PFC)] and whether such changes would be attenuated by systemic treatment with DNMTi (acutely) and antidepressants (chronically). Methods: Male Wistar rats were submitted to the learned helplessness model (LH; pretest session, 40 inescapable foot shocks). The animals received systemic injection the DNMTi (5-AzaD or RG108), antidepressants (imipramine or fluoxetine) or vehicle for one or seven days and were submitted to the LH test (30 escapable foot shocks) in the last day. Additionally, one independent group were submitted to the same experimental protocol and sacrificed one hour after last injection for collection of brain samples to further molecular analyses (methylated DNA immunopreciptation and mRNA levels by qRT-PCR). Results: Exposure to inescapable footshocks increased the number of escape failures in the test. Treatment with DNMTi (acute), as well as with antidepressants (repeated treatment), attenuated stress-induced behavioral responses, an antidepressant-like effect in this model. Moroever, stress increased DNA methylation and decreased RNAm levels of BDNF and TrkB, while treatment with RG108 attenuated molecular changes induced by stress in rat PFC. Conclusion: The present results indicate that DNMTi, different from conventional antidepressants, are able to induce rapid and sustained antidepressant-like effects. In addition, BDNF and TrkB appear to be important for behavioral response induced by inhibition of DNMTs in the rat PFC submitted to the LH.

nÃo hà / Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma proposta de procedimento eletroanalÃtico para a determinaÃÃo do antidepressivo tricÃclico imipramina (IMP) em formulaÃÃes farmacÃuticas comerciais, utilizando eletrodo de diamante dopado com boro (EDDB) e voltametria de onda quadrada (VOQ). Os estudos da oxidaÃÃo eletroquÃmica da IMP foram realizados em soluÃÃo de tampÃo Britton-Robbinson (BR) 0,04 mol L-1. Os resultados utilizando VOQ mostraram dois picos de oxidaÃÃo bem definidos, com pico 1 em 0,04 V e pico 2 em 0,82 V versus Ag/AgCl/Cl- 3 mol L-1. Para o desenvolvimento dos estudos foi utilizado o pico 1 por ter se apresentado mais sensÃvel e seletivo. O efeito dos parÃmetros experimentais e voltamÃtricos foram avaliados e as melhores condiÃÃes foram obtidas em pH 7,4, frequÃncia de aplicaÃÃo de pulsos de potencial de 100 s-1, incremento de potencial de 2 mV e amplitude de 50 mV. Sob estas condiÃÃes, foram construÃdas curvas analÃticas com resposta linear na faixa de concentraÃÃo de 1,73 x 10-7 mol L-1 a 2,53 x 10-6 mol L-1 (r = 0,9984), com um limite de detecÃÃo e de quantificaÃÃo de 4,35 x 10-8 mol L-1 e 1,45 x 10-7 mol L-1, respectivamente. O mÃtodo proposto foi aplicado com sucesso na determinaÃÃo de IMP em formulaÃÃes farmacÃuticas comerciais e validado por comparaÃÃo com mÃtodo padrÃo de determinaÃÃo de imipramina. Os resultados obtidos estiveram de acordo, em um nÃvel de confianÃa de 95%, com aqueles obtidos usando o mÃtodo oficial da FarmacopÃia BritÃnica. / This research describes the development of an electroanalytical procedure proposal for the determination of tricyclic antidepressant imipramine (IMP) in commercial pharmaceutical formulations, using Boron-Doped Diamond Electrode (BDDE) and Square-Wave Voltammetry (SWV). The electrochemical oxidation of imipramine was studied in 0.04 mol L-1 Britton-Robbinson buffer solution (BR). The results using VOQ showed two well-defined oxidation peaks with potentials of 0.04 V and 0.82 V versus Ag/AgCl/Cl- 3 mol L-1 for peaks 1 and 2, respectively. For the studiesâ development was used the peak 1 because it demonstrated to be more sensitive and selective. The effect of the experimental and voltammetric parameters were evaluated and the best performance was obtained in pH 7.4, pulses application frequency of potential of 100 s-1, potential increment of 2 mV and amplitude of 50 mV. Under these conditions, the analytical curves were obtained in the linear range of concentration from 1.73 x 10-7 mol L-1 to 2.53 x 10-6 mol L-1 (r = 0,9984), with detection and quantitation limits 4.35 x 10-8 mol L-1 e 1.45 x 10-7 mol L-1, respectively. The proposed method was applied with success in the determination of IMP in commercial pharmaceutical formulations and validated by comparison with standard method for determination of imipramine. The obtained results were in close agreement, at a 95% confidence level, with those obtained using an official method of the British Pharmacopoeia.

Introdução: Mecanismos epigenéticos, como a metilação de DNA, desempenham um papel importante na neurobiologia da depressão. Enquanto o estresse aumenta a metilação de DNA e reduz a expressão de genes envolvidos na plasticidade neuronial, inibidores de DNA metiltransferases (DNMTi), enzimas que catalisam a metilação de DNA, aumentam rapidamente a expressão gênica e induzem efeitos tipo-antidepressivos em modelos animais. Considerando, ainda, que antidepressivos convencionais podem interferir com mecanismos epigenéticos, este trabalho testou a hipótese de que drogas DNMTi induzem efeito tipo-antidepressivo agudo e sustentado em modelos animais. Além disso, avaliamos se o efeito de antidepressivos convencionais e de DNMTis sobre os níveis de mRNA e de metilação de DNA em diferentes genes associados a depressão e regulados por mecanismos epigenéticos (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA e AMPA) em estruturas encefálicas (hipocampo dorsal, ventral e córtex pré-frontal) de animais submetidos a modelo animal de depressão. Métodos: Para tanto, ratos Wistar foram submetidos ao modelo do desamparo aprenddo [learned helplessness, LH, pré-teste (PT), 40 choques inescapáveis nas patas]. Os animais receberam injeções sistêmicas de DNMTi (5-AzaD ou RG108), antidepressivos (imipramina ou fluoxetina), ou veículo, por 1 ou 7 dias, e foram submetidos a sessão teste do desamparo aprendido (T, 30 choques escapáveis) no último dia. Adicionalmente, um grupo independente foi submetido ao mesmo protocolo experimental e sacrificados 1 h após a última injeção. As estruturas encefálicas foram dissecadas para posterior análise molecular [imunoprecipitação de DNA metilado (meDIP) e quantificação de RNAm por qRT-PCR). Resultados: O estresse dos choques nas patas aumentou o número de falhas no teste. O tratamento com DNMTi agudamente, assim como com antidepressivos (tratamento repetido), foi capaz de atenuar essas alterações comportamentais, efeito considerado tipo-antidepressivo nesse modelo. Ainda, o estresse aumentou a metilação de DNA e reduziu os níveis de RNAm para BDNF e TrkB, enquanto que o tratamento com RG108 atenuou essas alterações moleculares no córtex pré-frontal de ratos. Conclusão: Os presentes resultados indicam que DNMTi, diferente de antidepressivos convencionais, são capazes de induzir rápido e sustentado efeito tipo-antidepressivo. Além disso, BDNF e TrkB parecem ser importantes para a resposta comportamental induzida pela inibição de DNMTs no córtex pré-frontal de ratos submetidos ao LH. / Introduction: Epigenetic mechanisms, such as DNA methylation, are thought to play an important role in the neurobiology of depression. While stress increases DNA methylation and decreases the expression of genes involved in neuronal plasticity, DNA methyltransferases inhibitors (DNMTi) increases gene expression and induces antidepressant-like effects in animal models. Considering that conventional antidepressants could interfere with epigenetic mechanisms, this work tested the hypothesis that acute treatment with DNMTi would induce acute and long-lasting antidepressant-like effects. Furthermore, we evaluated whether the stress could induce changes in the mRNA and DNA methylation levels in different genes involved with depression and regulated by epigenetic mechanisms (BDNF, TrkB, 5-HT1A, NMDA and AMPA) in different brain structures [dorsal hippocampus, ventral hippocampus and prefrontal cortex (PFC)] and whether such changes would be attenuated by systemic treatment with DNMTi (acutely) and antidepressants (chronically). Methods: Male Wistar rats were submitted to the learned helplessness model (LH; pretest session, 40 inescapable foot shocks). The animals received systemic injection the DNMTi (5-AzaD or RG108), antidepressants (imipramine or fluoxetine) or vehicle for one or seven days and were submitted to the LH test (30 escapable foot shocks) in the last day. Additionally, one independent group were submitted to the same experimental protocol and sacrificed one hour after last injection for collection of brain samples to further molecular analyses (methylated DNA immunopreciptation and mRNA levels by qRT-PCR). Results: Exposure to inescapable footshocks increased the number of escape failures in the test. Treatment with DNMTi (acute), as well as with antidepressants (repeated treatment), attenuated stress-induced behavioral responses, an antidepressant-like effect in this model. Moroever, stress increased DNA methylation and decreased RNAm levels of BDNF and TrkB, while treatment with RG108 attenuated molecular changes induced by stress in rat PFC. Conclusion: The present results indicate that DNMTi, different from conventional antidepressants, are able to induce rapid and sustained antidepressant-like effects. In addition, BDNF and TrkB appear to be important for behavioral response induced by inhibition of DNMTs in the rat PFC submitted to the LH.

Neste trabalho, são abordados os estudos eletroquímicos e químico-quânticos, bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para o antidepressivo tricíclico imipramina e para o neurotransmissor dopamina. Os experimentos foram realizados em solução tampão Britton Robinson (BR) 0,10 mol L-1 no pH de melhor resposta analítica para os referidos compostos. Com base nos parâmetros eletroquímicos extraídos das técnicas de voltametria cíclica e de onda quadrada, utilizando-se um eletrodo de grafite-poliuretana (GPU), foi possível diagnosticar o grau de reversibilidade das reações, a presença ou não de processos de adsorção e também o número de prótons e elétrons envolvidos nas reações eletroquímicas. Quanto aos cálculos químico-quânticos, a representação gráfica do HOMO (orbital molecular de mais alta energia ocupado) e os cálculos das cargas atômicas derivadas do potencial eletrostático forneceram uma estimativa do provável sítio de oxidação dos compostos. Os resultados indicaram que a reação de oxidação da imipramina é irreversível e dependente da adsorção do reagente na superfície do eletrodo, ocorrendo a formação subseqüente de um dímero em uma etapa química posterior à transferência de dois elétrons e um próton. O provável sítio de oxidação da molécula abrange a região do átomo de nitrogênio do anel, salientando que após a transferência de dois elétrons há uma deslocalização de cargas pelo anel aromático, fato este que sugere a formação do dímero na posição 2. Paralelamente, experimentos de eletrólise a potencial controlado foram realizados com o objetivo de gerar produtos de reação para serem analisados pela técnica de espectroscopia de massa com ionização por electrospray (ESI-MS). Tomando-se por base os resultados obtidos pelas técnicas voltamétricas, pelos cálculos químico-quânticos e pelos espectros de massa, foi sugerido o provável mecanismo de oxidação da imipramina nas condições estudadas. A metodologia analítica desenvolvida para a imipramina é rápida, sensível e exata para a análise de rotina em comprimidos de Tofranil®. A sensibilidade alcançada pela metodologia permitiu ainda a análise direta de concentrações plasmáticas terapêuticas do antidepressivo e de seu metabólito (desipramina) em amostra de soro humano sintético. No entanto, a seletividade da metodologia ficou comprometida pela proximidade dos potenciais de pico dos dímeros formados após a oxidação da imipramina (-41 mV) e da desipramina (23 mV). A aplicação de um método matemático de deconvolução (Origin 6.0) tornou possível a determinação simultânea da imipramina e da desipramina. A dopamina, por sua vez, é oxidada a dopamina orto quinona em um processo reversível com a adsorção de reagente e produto na superfície do eletrodo. O processo envolve a participação de dois elétrons e dois prótons. A metodologia analítica desenvolvida para a dopamina foi aplicada na análise de rotina em ampolas de Revivan® com boa exatidão e precisão. Além disso, a sensibilidade e a seletividade alcançada pela metodologia resultou na determinação de dopamina em fluído cerebrospinal sintético. A separação dos picos de oxidação da dopamina (Ep = 200 mV) e do ácido ascórbico (Ep = 40 mV) deve-se, provavelmente, às interações eletrostáticas favoráveis entre a superfície do eletrodo de GPU e o ânion ascorbato. De maneira geral, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios para as determinações pretendidas, concluindo que o eletrodo de GPU é um material promissor para a análise de moléculas de interesse biológico. / In this work, the electrochemical and quantum-chemical studies are discussed, as well as the development of analytical methodologies for the imipramine tricyclic antidepressant and for the dopamine neurotransmitter. Experiments were performed in 0.10 mol L-1 Britton Robinson (BR) buffer solution at the best analytical response pH for the mentioned compounds. From the electrochemical parameters extracted of cyclic and square wave voltammetric techniques, using a graphite-polyurethane electrode (GPU), it was possible to diagnose the reactions reversible degree, the presence or not of adsorptions processes and also the number of protons and electrons involved in the electrochemical reactions. Concerning to the quantum-chemical calculations, the graphic representation of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and the calculation of the atomic charge derived from electrostatic potential provided an estimation of the probable oxidation sites of the compounds. The results indicated that the oxidation reaction of imipramine is reversible and dependent of the reagent adsorption at the electrode surface, occuring the formation of a dimer in a chemical step after the transference of two electrons and one proton. The probable oxidation site of the molecule includes the nitrogen atom region of the ring, emphasizing that after the transference of the two electrons there is a deslocalization of the charges though the aromatic ring, suggesting the formation of the dimeric specie at postion 2. At the same time, experiments of controlled potential electrolysis were carried out in order to generate reaction products to be analysed by electrospray ionization mass espectrosmmetry (ESI-MS). From the results obtained by voltammetric techniques, by quantum-chemical calculations and by mass spectroscopy, it was suggested a probable mechanism for the imipramine oxidation in the studied conditions. The analytical methodology developed for imipramine is fast, sensible and accurate for routine analysis in Tofranil® tablets. The reached sensibility also allowed the direct analysis of therapeutical plasmatic concentrations of the antidepressant and its methabolic (desipramine) in synthetic human serum sample. However, the selectivity of the methodology was compromised by the peak potentials proximity of the dimers formed after the oxidation of imipramine (-41 mV) and of desipramine (23 mV). The application of a deconvolution mathematical xviii method (Origin 6.0) permitted the simultaneous analysis of imipramine and desipramine. On the other hand, dopamine is oxidized to dopamine ortho-quinone in a reversible process with the adsorption of reagent and product at the electrode surface. The process involves the participation of two electrons and two protons. The analytical methodology developed for dopamine was applied in the routine analysis in Revivan® injections with good accuracy and precision. Besides that, the sensitivity and the selectivity reached by the methodology resulted in the determination of dopamine in synthetic cerebrospinal fluid. The separation of the oxidation peaks of dopamine (Ep = 200 mV) and of ascorbic acid (Ep = 40 mV) is probably due to the favorable electrostatic interactions between the GPU electrode surface and the ascorbate anion. In general way, the obtained results were very satisfatory for the desirable determinations, concluding that the GPU electrode is a promissing material for the analysis of biological interest molecules.

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Neste trabalho, são abordados os estudos eletroquímicos e químico-quânticos, bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para o antidepressivo tricíclico imipramina e para o neurotransmissor dopamina. Os experimentos foram realizados em solução tampão Britton Robinson (BR) 0,10 mol L-1 no pH de melhor resposta analítica para os referidos compostos. Com base nos parâmetros eletroquímicos extraídos das técnicas de voltametria cíclica e de onda quadrada, utilizando-se um eletrodo de grafite-poliuretana (GPU), foi possível diagnosticar o grau de reversibilidade das reações, a presença ou não de processos de adsorção e também o número de prótons e elétrons envolvidos nas reações eletroquímicas. Quanto aos cálculos químico-quânticos, a representação gráfica do HOMO (orbital molecular de mais alta energia ocupado) e os cálculos das cargas atômicas derivadas do potencial eletrostático forneceram uma estimativa do provável sítio de oxidação dos compostos. Os resultados indicaram que a reação de oxidação da imipramina é irreversível e dependente da adsorção do reagente na superfície do eletrodo, ocorrendo a formação subseqüente de um dímero em uma etapa química posterior à transferência de dois elétrons e um próton. O provável sítio de oxidação da molécula abrange a região do átomo de nitrogênio do anel, salientando que após a transferência de dois elétrons há uma deslocalização de cargas pelo anel aromático, fato este que sugere a formação do dímero na posição 2. Paralelamente, experimentos de eletrólise a potencial controlado foram realizados com o objetivo de gerar produtos de reação para serem analisados pela técnica de espectroscopia de massa com ionização por electrospray (ESI-MS). Tomando-se por base os resultados obtidos pelas técnicas voltamétricas, pelos cálculos químico-quânticos e pelos espectros de massa, foi sugerido o provável mecanismo de oxidação da imipramina nas condições estudadas. A metodologia analítica desenvolvida para a imipramina é rápida, sensível e exata para a análise de rotina em comprimidos de Tofranil®. A sensibilidade alcançada pela metodologia permitiu ainda a análise direta de concentrações plasmáticas terapêuticas do antidepressivo e de seu metabólito (desipramina) em amostra de soro humano sintético. No entanto, a seletividade da metodologia ficou comprometida pela proximidade dos potenciais de pico dos dímeros formados após a oxidação da imipramina (-41 mV) e da desipramina (23 mV). A aplicação de um método matemático de deconvolução (Origin 6.0) tornou possível a determinação simultânea da imipramina e da desipramina. A dopamina, por sua vez, é oxidada a dopamina orto quinona em um processo reversível com a adsorção de reagente e produto na superfície do eletrodo. O processo envolve a participação de dois elétrons e dois prótons. A metodologia analítica desenvolvida para a dopamina foi aplicada na análise de rotina em ampolas de Revivan® com boa exatidão e precisão. Além disso, a sensibilidade e a seletividade alcançada pela metodologia resultou na determinação de dopamina em fluído cerebrospinal sintético. A separação dos picos de oxidação da dopamina (Ep = 200 mV) e do ácido ascórbico (Ep = 40 mV) deve-se, provavelmente, às interações eletrostáticas favoráveis entre a superfície do eletrodo de GPU e o ânion ascorbato. De maneira geral, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios para as determinações pretendidas, concluindo que o eletrodo de GPU é um material promissor para a análise de moléculas de interesse biológico. / In this work, the electrochemical and quantum-chemical studies are discussed, as well as the development of analytical methodologies for the imipramine tricyclic antidepressant and for the dopamine neurotransmitter. Experiments were performed in 0.10 mol L-1 Britton Robinson (BR) buffer solution at the best analytical response pH for the mentioned compounds. From the electrochemical parameters extracted of cyclic and square wave voltammetric techniques, using a graphite-polyurethane electrode (GPU), it was possible to diagnose the reactions reversible degree, the presence or not of adsorptions processes and also the number of protons and electrons involved in the electrochemical reactions. Concerning to the quantum-chemical calculations, the graphic representation of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and the calculation of the atomic charge derived from electrostatic potential provided an estimation of the probable oxidation sites of the compounds. The results indicated that the oxidation reaction of imipramine is reversible and dependent of the reagent adsorption at the electrode surface, occuring the formation of a dimer in a chemical step after the transference of two electrons and one proton. The probable oxidation site of the molecule includes the nitrogen atom region of the ring, emphasizing that after the transference of the two electrons there is a deslocalization of the charges though the aromatic ring, suggesting the formation of the dimeric specie at postion 2. At the same time, experiments of controlled potential electrolysis were carried out in order to generate reaction products to be analysed by electrospray ionization mass espectrosmmetry (ESI-MS). From the results obtained by voltammetric techniques, by quantum-chemical calculations and by mass spectroscopy, it was suggested a probable mechanism for the imipramine oxidation in the studied conditions. The analytical methodology developed for imipramine is fast, sensible and accurate for routine analysis in Tofranil® tablets. The reached sensibility also allowed the direct analysis of therapeutical plasmatic concentrations of the antidepressant and its methabolic (desipramine) in synthetic human serum sample. However, the selectivity of the methodology was compromised by the peak potentials proximity of the dimers formed after the oxidation of imipramine (-41 mV) and of desipramine (23 mV). The application of a deconvolution mathematical xviii method (Origin 6.0) permitted the simultaneous analysis of imipramine and desipramine. On the other hand, dopamine is oxidized to dopamine ortho-quinone in a reversible process with the adsorption of reagent and product at the electrode surface. The process involves the participation of two electrons and two protons. The analytical methodology developed for dopamine was applied in the routine analysis in Revivan® injections with good accuracy and precision. Besides that, the sensitivity and the selectivity reached by the methodology resulted in the determination of dopamine in synthetic cerebrospinal fluid. The separation of the oxidation peaks of dopamine (Ep = 200 mV) and of ascorbic acid (Ep = 40 mV) is probably due to the favorable electrostatic interactions between the GPU electrode surface and the ascorbate anion. In general way, the obtained results were very satisfatory for the desirable determinations, concluding that the GPU electrode is a promissing material for the analysis of biological interest molecules.