O consumo mundial de cocaína vem crescendo e no Brasil já são estimados mais de 2 milhões de usuários, destes 370 mil usam regularmente o crack. A cocaína, em suas diversas formas, é um psicoestimulante com alto potencial de abuso e a forma fumada causa à seus usuários mais complicações de saúde do que as demais formas. Muitas dessas complicações estão relacionadas às funções cognitivas, como comprometimento da atenção e memória. O usuário de crack, no ato de fumar, está sujeito tanto à ação da cocaína volatilizada quanto a dos seus produtos de pirólise, principalmente da anidroecgnonina metil éster (AEME). Considerando que pouco se conhece a respeito da AEME, ou de sua associação com cocaína, que os distúrbios cognitivos podem estar relacionados à morte neuronal e que o hipocampo é uma das principais estruturas encefálicas relacionada com cognição e memória, este trabalho visou investigar as vias de ativação de morte celular decorrente das exposições à 1 mM de AEME, 2 mM de cocaína, bem como da associação de ambas (C + A), por 3, 6 e 12 h. Para tanto, utilizamos neurônios hipocampais de embriões de rato no 18º dia embrionário (E18) que foram mantidos em cultura por até 7 dias (DIV7), quando foram feitas as exposições. Nossos resultados mostraram que em 3 h a cocaína e a AEME promoveram aumento de atividade enzimática (pelo teste de MTT) que se reverteu ao longo de 12 h. Além disso, AEME aumentou na permeabilidade da membrana plasmática em 6 h que se manteve em 12 h. Embora essas alterações tenham ocorrido em 3 h e 6 h, caspase-8 se ativou apenas em 12 h, ativando também a sinalização apoptótica com a externalização de FS. A cocaína ativou o processo autofágico a partir de 3 h aumentando a quantificação de LC3 II, mas apresentou redução de células com vesículas ácidas em 6 h e 12 h, sugerindo que esta promova morte neuronal por causar falha no fluxo autofágico. A AEME apresentou somente aumento de células com vesículas ácidas em 3 h, revertendo-se já em 6 h, indicando que o processo autofágico só se fez presente no primeiro horário, dando vez à programação de apoptose celular, por ativação da via extrínseca. A associação dessas substâncias apresentou-se mais neurotóxica do que as substâncias isoladas, com redução de células íntegras a partir de 3 h de exposição, ativação de caspase-8 e externalização de FS em 6 h, sem envolver o sistema autofágico. Além disso, as características morfológicas observadas em 6 h, como o aumento do tamanho do núcleo e do corpo celular que se tornaram picnóticos em 12 h, podem sugerir que a neurotoxicidade induzida por C + A seja por necroptose, onde a ativação de caspases resulta em um processo tipo necrótico. Assim, concluímos que, embora a literatura mostre morte neuronal por apoptose a partir de 24 h de exposição para cocaína e para AEME, as respostas celulares que levam à este fim iniciam-se já em 12 h, por ativação da via extrínseca e a associação destas substâncias é ainda mais neurotóxica, iniciando a sinalização de morte já em 6 h e induzindo uma morfologia tipo necrótica. / Cocaine market is increasing all around the world. In Brazil it is estimated that almost 2 million people make usage of this substance which 370 thousand people use the crack form. Cocaine is a psychostimulant with large potential for abuse and the smokable form produces more health problems than the other routes of use, mainly in the cognitive field related to compromising attention, memory and decision take. The crack users are exposed to both volatized cocaine and their pyrolysis products, which the main product is the anhydroecgonine methyl ester (AEME). Considering that the cognitive disturbs could be related to neurons death, the memory functions are also related to the hippocampal functions, and little is known about the AEME neurotoxicity or even the combination of cocaine and AEME in cell fate, our study aims to characterize the time and pathways related to the hippocampal neurotoxicity induced by 2 mM of cocaine, 1 mM of AEME and the association (C + A) of both substances during 3 h, 6 h and 12 h of exposure. Our results showed that cocaine and AEME increased enzymatic activity (MTT test) in 3 h but it reversed during 12 h of exposure. Moreover, AEME increased cell permeability in 6 h keeping it until 12 h. Although theses early alterations, both substances activated caspase -8 after 12 h when early apoptosis was also observed by the FS externalization. Cocaine activated the autophagic process at 3 h increasing the LC3 II quantification, but decreased the number of cell with acid vesicle at 6 h and 12 h, suggesting neuronal death due to failure in the autophagic flux. AEME showed increased in cell number with acid vesicle only in 3 h which returned after 6 h suggesting that the autophagic process gave place to the apoptotic program starting from the extrinsic pathway. The association of cocaine and AEME was shown more neurotoxic than them alone, decreasing the number of integral cells after 3 h, activating caspase -8 and promoting FS externalization after 6 h without involving the autophagy. In addition, taking the C + A morphology in 6 h, where it was observed increasing of nucleus and soma size that became pyknotic at 12 h, we suggest that the neuronal death could occur by necroptosis because this composition activated caspase -8 and resulted in necrotic like morphology. Thus, we conclude that cocaine- and AEME-induced apoptosis neuronal death starts in 12 h of exposure by the extrinsic pathway and the association of both substances is more neurotoxic than they alone, starting earlier after 6 h and resulting in a necrotic-like morphology.

O consumo mundial de cocaína vem crescendo e no Brasil já são estimados mais de 2 milhões de usuários, destes 370 mil usam regularmente o crack. A cocaína, em suas diversas formas, é um psicoestimulante com alto potencial de abuso e a forma fumada causa à seus usuários mais complicações de saúde do que as demais formas. Muitas dessas complicações estão relacionadas às funções cognitivas, como comprometimento da atenção e memória. O usuário de crack, no ato de fumar, está sujeito tanto à ação da cocaína volatilizada quanto a dos seus produtos de pirólise, principalmente da anidroecgnonina metil éster (AEME). Considerando que pouco se conhece a respeito da AEME, ou de sua associação com cocaína, que os distúrbios cognitivos podem estar relacionados à morte neuronal e que o hipocampo é uma das principais estruturas encefálicas relacionada com cognição e memória, este trabalho visou investigar as vias de ativação de morte celular decorrente das exposições à 1 mM de AEME, 2 mM de cocaína, bem como da associação de ambas (C + A), por 3, 6 e 12 h. Para tanto, utilizamos neurônios hipocampais de embriões de rato no 18º dia embrionário (E18) que foram mantidos em cultura por até 7 dias (DIV7), quando foram feitas as exposições. Nossos resultados mostraram que em 3 h a cocaína e a AEME promoveram aumento de atividade enzimática (pelo teste de MTT) que se reverteu ao longo de 12 h. Além disso, AEME aumentou na permeabilidade da membrana plasmática em 6 h que se manteve em 12 h. Embora essas alterações tenham ocorrido em 3 h e 6 h, caspase-8 se ativou apenas em 12 h, ativando também a sinalização apoptótica com a externalização de FS. A cocaína ativou o processo autofágico a partir de 3 h aumentando a quantificação de LC3 II, mas apresentou redução de células com vesículas ácidas em 6 h e 12 h, sugerindo que esta promova morte neuronal por causar falha no fluxo autofágico. A AEME apresentou somente aumento de células com vesículas ácidas em 3 h, revertendo-se já em 6 h, indicando que o processo autofágico só se fez presente no primeiro horário, dando vez à programação de apoptose celular, por ativação da via extrínseca. A associação dessas substâncias apresentou-se mais neurotóxica do que as substâncias isoladas, com redução de células íntegras a partir de 3 h de exposição, ativação de caspase-8 e externalização de FS em 6 h, sem envolver o sistema autofágico. Além disso, as características morfológicas observadas em 6 h, como o aumento do tamanho do núcleo e do corpo celular que se tornaram picnóticos em 12 h, podem sugerir que a neurotoxicidade induzida por C + A seja por necroptose, onde a ativação de caspases resulta em um processo tipo necrótico. Assim, concluímos que, embora a literatura mostre morte neuronal por apoptose a partir de 24 h de exposição para cocaína e para AEME, as respostas celulares que levam à este fim iniciam-se já em 12 h, por ativação da via extrínseca e a associação destas substâncias é ainda mais neurotóxica, iniciando a sinalização de morte já em 6 h e induzindo uma morfologia tipo necrótica. / Cocaine market is increasing all around the world. In Brazil it is estimated that almost 2 million people make usage of this substance which 370 thousand people use the crack form. Cocaine is a psychostimulant with large potential for abuse and the smokable form produces more health problems than the other routes of use, mainly in the cognitive field related to compromising attention, memory and decision take. The crack users are exposed to both volatized cocaine and their pyrolysis products, which the main product is the anhydroecgonine methyl ester (AEME). Considering that the cognitive disturbs could be related to neurons death, the memory functions are also related to the hippocampal functions, and little is known about the AEME neurotoxicity or even the combination of cocaine and AEME in cell fate, our study aims to characterize the time and pathways related to the hippocampal neurotoxicity induced by 2 mM of cocaine, 1 mM of AEME and the association (C + A) of both substances during 3 h, 6 h and 12 h of exposure. Our results showed that cocaine and AEME increased enzymatic activity (MTT test) in 3 h but it reversed during 12 h of exposure. Moreover, AEME increased cell permeability in 6 h keeping it until 12 h. Although theses early alterations, both substances activated caspase -8 after 12 h when early apoptosis was also observed by the FS externalization. Cocaine activated the autophagic process at 3 h increasing the LC3 II quantification, but decreased the number of cell with acid vesicle at 6 h and 12 h, suggesting neuronal death due to failure in the autophagic flux. AEME showed increased in cell number with acid vesicle only in 3 h which returned after 6 h suggesting that the autophagic process gave place to the apoptotic program starting from the extrinsic pathway. The association of cocaine and AEME was shown more neurotoxic than them alone, decreasing the number of integral cells after 3 h, activating caspase -8 and promoting FS externalization after 6 h without involving the autophagy. In addition, taking the C + A morphology in 6 h, where it was observed increasing of nucleus and soma size that became pyknotic at 12 h, we suggest that the neuronal death could occur by necroptosis because this composition activated caspase -8 and resulted in necrotic like morphology. Thus, we conclude that cocaine- and AEME-induced apoptosis neuronal death starts in 12 h of exposure by the extrinsic pathway and the association of both substances is more neurotoxic than they alone, starting earlier after 6 h and resulting in a necrotic-like morphology.

A cocaína é considerada a principal droga de abuso utilizada na América do Sul, sendo que o crack é a via de administração que mais cresceu nos últimos anos. Cabe salientar que o usuário do crack sofre ação tanto da cocaína quanto das substâncias advindas da sua pirólise, dentre elas a metilecgonidina (AEME). Trabalho publicado pelo nosso grupo demonstrou que a AEME é mais neurotóxica que a cocaína em cultura primária de hipocampo. Além disso, dados da literatura têm mostrado uma possível ação da AEME em receptores colinérgicos muscarínicos no sistema nervoso periférico. Na tentativa de elucidar se essa ação ocorre no sistema nervoso central, a AEME foi incubada na presença e na ausência de atropina, um antagonista de receptores colinérgicos muscarínicos. Nossos resultados em cultura primária de hipocampo mostraram que a atropina foi capaz de prevenir os efeitos neurotóxicos causados pela AEME, sugerindo uma afinidade aos receptores colinérgicos muscarínicos. Contudo, o mesmo efeito não foi observado após a incubação com a cocaína e a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Pode-se pressupor que a AEME age preferencialmente em receptores colinérgicos muscarínicos subtipos M1, M3 e M5, uma vez que houve a formação de IP3 e aumento de cálcio intracelular, sendo esse último observado também nos grupos incubados com cocaína e associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Com a finalidade de verificar se a apoptose era uma das vias de morte neuronal, foi avaliada a expressão das proteínas mitoncondriais (Bax e Bcl-2), a atividade da caspase-3 e a análise da fragmentação do DNA, bem como a integridade da membrana celular. Foi observado que a AEME aumentou a razão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2, a atividade da caspase-3 e o DNA fragmentado, bem como a perda da integridade da membrana. A cocaína aumentou a atividade da caspase 3, a fragmentação do DNA e a perda da integridade da membrana celular, mas não alterou a razão da expressão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2. Apesar de apresentar uma diminuição da atividade da caspase-3, a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) apresentou um aumento do DNA fragmentado e do rompimento da membrana, bem como um aumento da razão Bax/Bcl-2. Estes dados sugerem que estas substâncias estimulam vias de morte neuronal tanto de apoptose quanto de necrose. Mais ainda, nas vias estudas neste trabalho, parece que a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) desencadeia os efeitos neurotóxicos mais rápido, estimulando, possivelmente, vias diferentes das encontradas com as substâncias isoladamente. / Cocaine is the main illicit drug used in South America, and the crack cocaine is the administration route that grown more than any other route in the last years. The user of crack cocaine suffers the action of both cocaine and its pyrolysis products, which methylecgonidine (AEME) is the main compound. Published work by our group demonstrated that AEME is more neurotoxic than cocaine in rat primary hippocampal cell culture. Moreover, published data have shown a possible muscarinic cholinergic action of AEME in the peripheral nervous system. To verify if this action occurs in the central nervous system, AEME was incubated in the presence and absence of atropine, a muscarinic cholinergic receptor antagonist. Our results in rat primary hippocampal cell culture showed that atropine was able to prevent AEME-induced neurotoxic effects, suggesting its affinity for muscarinic cholinergic receptors. However, this effect was not observed after incubation with cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM). It is suggestive that AEME acts, with preference, on subtypes M1, M3 and M5 muscarinic cholinergic receptors, once there was the formation of IP3 and the increase of intracellular calcium. It is important to mention that the intracellular calcium was also increased in both cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) groups. In order to know whether apoptosis was a neuronal death pathway, it was evaluated the expression of mitochondrial proteins (Bax and Bcl-2), the capase-3 activity and the DNA fragmentation, as well as the loss of membrane integrity. It was observed that AEME increased the ratio of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2, the activity of caspase-3, the fragmentation of DNA and the loss of membrane integrity. Cocaine increased the activity of caspase-3, the DNA fragmentation and the loss of cell membrane integrity, but did not affect the ratio expression of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2. Although it was observed a decrease in caspase-3 activity, the association (AEME 1 mM / cocaine 2 mM) showed an increase in the DNA fragmentation and the cell membrane disruption, as well as an increase in Bax/Bcl-2 ratio. These data suggest that these substances stimulate neuronal death pathways of both apoptosis and necrosis. Moreover, in the pathways studied in this work, it seems that the association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) has the fastest neurotoxic effects, stimulating, possibly, different neuronal death pathways when compared to substances isolated.

A cocaína é considerada a principal droga de abuso utilizada na América do Sul, sendo que o crack é a via de administração que mais cresceu nos últimos anos. Cabe salientar que o usuário do crack sofre ação tanto da cocaína quanto das substâncias advindas da sua pirólise, dentre elas a metilecgonidina (AEME). Trabalho publicado pelo nosso grupo demonstrou que a AEME é mais neurotóxica que a cocaína em cultura primária de hipocampo. Além disso, dados da literatura têm mostrado uma possível ação da AEME em receptores colinérgicos muscarínicos no sistema nervoso periférico. Na tentativa de elucidar se essa ação ocorre no sistema nervoso central, a AEME foi incubada na presença e na ausência de atropina, um antagonista de receptores colinérgicos muscarínicos. Nossos resultados em cultura primária de hipocampo mostraram que a atropina foi capaz de prevenir os efeitos neurotóxicos causados pela AEME, sugerindo uma afinidade aos receptores colinérgicos muscarínicos. Contudo, o mesmo efeito não foi observado após a incubação com a cocaína e a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Pode-se pressupor que a AEME age preferencialmente em receptores colinérgicos muscarínicos subtipos M1, M3 e M5, uma vez que houve a formação de IP3 e aumento de cálcio intracelular, sendo esse último observado também nos grupos incubados com cocaína e associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Com a finalidade de verificar se a apoptose era uma das vias de morte neuronal, foi avaliada a expressão das proteínas mitoncondriais (Bax e Bcl-2), a atividade da caspase-3 e a análise da fragmentação do DNA, bem como a integridade da membrana celular. Foi observado que a AEME aumentou a razão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2, a atividade da caspase-3 e o DNA fragmentado, bem como a perda da integridade da membrana. A cocaína aumentou a atividade da caspase 3, a fragmentação do DNA e a perda da integridade da membrana celular, mas não alterou a razão da expressão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2. Apesar de apresentar uma diminuição da atividade da caspase-3, a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) apresentou um aumento do DNA fragmentado e do rompimento da membrana, bem como um aumento da razão Bax/Bcl-2. Estes dados sugerem que estas substâncias estimulam vias de morte neuronal tanto de apoptose quanto de necrose. Mais ainda, nas vias estudas neste trabalho, parece que a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) desencadeia os efeitos neurotóxicos mais rápido, estimulando, possivelmente, vias diferentes das encontradas com as substâncias isoladamente. / Cocaine is the main illicit drug used in South America, and the crack cocaine is the administration route that grown more than any other route in the last years. The user of crack cocaine suffers the action of both cocaine and its pyrolysis products, which methylecgonidine (AEME) is the main compound. Published work by our group demonstrated that AEME is more neurotoxic than cocaine in rat primary hippocampal cell culture. Moreover, published data have shown a possible muscarinic cholinergic action of AEME in the peripheral nervous system. To verify if this action occurs in the central nervous system, AEME was incubated in the presence and absence of atropine, a muscarinic cholinergic receptor antagonist. Our results in rat primary hippocampal cell culture showed that atropine was able to prevent AEME-induced neurotoxic effects, suggesting its affinity for muscarinic cholinergic receptors. However, this effect was not observed after incubation with cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM). It is suggestive that AEME acts, with preference, on subtypes M1, M3 and M5 muscarinic cholinergic receptors, once there was the formation of IP3 and the increase of intracellular calcium. It is important to mention that the intracellular calcium was also increased in both cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) groups. In order to know whether apoptosis was a neuronal death pathway, it was evaluated the expression of mitochondrial proteins (Bax and Bcl-2), the capase-3 activity and the DNA fragmentation, as well as the loss of membrane integrity. It was observed that AEME increased the ratio of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2, the activity of caspase-3, the fragmentation of DNA and the loss of membrane integrity. Cocaine increased the activity of caspase-3, the DNA fragmentation and the loss of cell membrane integrity, but did not affect the ratio expression of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2. Although it was observed a decrease in caspase-3 activity, the association (AEME 1 mM / cocaine 2 mM) showed an increase in the DNA fragmentation and the cell membrane disruption, as well as an increase in Bax/Bcl-2 ratio. These data suggest that these substances stimulate neuronal death pathways of both apoptosis and necrosis. Moreover, in the pathways studied in this work, it seems that the association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) has the fastest neurotoxic effects, stimulating, possibly, different neuronal death pathways when compared to substances isolated.