Methylmalonic acidemia, one of the most frequent organic acidemias, is caused by deficiency of the methylmalonyl CoA mutase, leading to tissue accumulation of Lmethylmalolonic acid (MMA). Affects individuals present lethargy, coma, vomiting, muscular hypotonia, recurrent episodes of metabolic acidosis and progressive encephalopathy. In this context, it has been proposed that MMA inhibits succinate dehydrogenase (SDH) and leads to ATP depletion, lactate accumulation and excitotoxic damage. In the present study we confirmed that MMA competitively inhibits of SDH, and later were investigated the enzymatic medium reduction alters the activity of SDH or its inhibition by MMA. SDH activity was determined in cerebral cortex homogenates, using 2-(p-iodophenyl)-3-(p-nitrophenyl)-5-phenyltetrazolium chloride (INT), as the electorn acceptor. The reduction enzymatic medium was promoted by preincubation with β-NADH (160 μM). The preincubation of β-NADH prevented the inhibition of the activity of SDH induzed by 5mM of the MMA [F(1,5)=9.31; p=0.028]. In addition, was determined of the kinetic parameters (Km and Vmax) and inhition constant (Ki ) of SDH preincubated in the presence and absence of β-NADH. The Km of SDH preincubated with β-NADH (Km=0.216 nmol INT) was different of the Km of SDH preincubated in the absence of the β-NADH (Km=0.272nmol INT) [T(2)=10.375; p=0.009]. The presence of β-NADH in the incubation medium did not alter Vmax= 4.72 ± 0.28.10-8 mol INT/mg protein/min) [T(2)=-1.0; p=0.423]. The Ki of the MMA by SDH activity in presence of the β- NADH (Ki =20.05 mM) is increased that of Ki of the MMA by SDH activity in absence of the β-NADH (Ki =11.60 mM), [T(2)=18.806; p=0.003]. In conclusion, we showed that, in the presence of β-NADH, SDH is less sensitive to the inhibition by MMA. / A acidemia metilmalônica, uma das mais frequentes acidemias orgânicas, é causada pela deficiência da enzima metilmalonil-CoA mutase, ocasionando acumulação tecidual de ácido L-metilmalônico (MMA). Os indivíduos afetados apresentam letargia, coma, vômito, hipotonia muscular, episódios recorrentes de acidose metabólica e encefalopatia progressiva. Em decorrência do acúmulo de MMA ocorre inibição da sucinato desidrogenase (SDH), E.C.5.5.99.2, diminuição da produção de ATP, aumento dos níveis de lactato e dano excitotóxico. No presente estudo confirmamos que o MMA inibe a SDH competitivamente e investigamos se a presença de uma agente redutor no meio enzimático alteraria a atividade da SDH, ou sua inibição por MMA. A atividade da SDH em córtex cerebral de ratos foi determinada usando o 2-(p-iodofenil)-3-(p-nitrofenil)-5-feniltetrazólio (INT), como aceptor de elétrons. A pré-incubação com β-NADH (160 μM) preveniu a inibição da SDH causada por 5 mM de MMA [F(1,5)=9,31; p=0,028]. Posteriormente, foi determinado os parâmetros cinéticos (Km e Vmax) da SDH pré-incubada na presença e ausência de β- NADH. O Km da SDH pré-incubada com β-NADH (Km=0,216 nmol INT) é menor que o Km da SDH pré-incubada na ausência de β-NADH (Km=0,272nmol INT), [T(2)=10,375; p=0,009]. Por outro lado a pré-incubação da enzima com β-NADH não alterou a Vmax (4,72 ± 0,28.10-8 mol INT/mg proteína/min) [T(2)=-1,0; p=0,423]. A constante de inibição (Ki) do MMA para a SDH pré-incubada com β-NADH (Ki=20,05 mM) foi maior que o Ki do MMA para a SDH préincubada sem β-NADH (Ki=11,60 mM) [T(2)=18,806; p=0,003]. Os dados mostram que a presença de β-NADH diminui a sensibilidade da sucinato desidrogenase a inibição por ácido metilmalônico.

Succinate is a dicarboxylic acid that accumulates due to succinate dehydrogenase inhibition. This dicarboxylic acid has a biphasic effect on neural activity in vitro that seems to be mediated by N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors. The NMDA receptor is distributed throughout the central nervous system and mediates synaptic plasticity-related events, such as learning and memory. Although it has been described that succinate modulates NMDA conductance, it is not known if this organic acid modulates learning and me mory. Therefore, in the present study we investigated whether the immediate post-training systemic or intrahippocampal administration of succinate affects the memory of fear conditioning in rats. In addition, we investigated whether the NMDA and β-adrenergic receptors are involved in the facilitatory effect of succinate on memory. Systemic (0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 and 0,5 mg/kg i.p) or bilateral intra-hippocampal (0.21 pmol i.h.) immediate post-training administration of succinate biphasically facilitated contextual fear conditioning and had no effect on conditioning to tone. Systemic or intra-hippocampal administrations of MK-801 (0,001 mg/kg i.p. or 0,21 pmol i.h. respectively), a noncompetitive NMDA receptor antagonist, at a dose that had no effect per se, reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The systemic administration of propranolol (10 mg/kg i.p.), a β-adrenergic antagonist, at a dose that had no effect per se, also reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The administration of succinate (0,005 mg/kg i.p.) immediately after training and 15 minutes before the test did not affect the performance of the animals on fear conditioning. These results suggest that the facilitatory effect of succinate on the memory of fear conditioning involves NMDA and β-adrenergic receptors. The results also indicate that the facilitatory effect of succinate on memory is not related to state-dependence / O sucinato é um intermediário do ciclo de Kreks e também da cadeia respiratória, mas que também parece ter funções não relacionadas ao metabolismo energético. De fato, este ácido dicarboxílico tem efeito bifásico sobre a atividade neural in vitro, que parece ser mediado pelo receptor glutamatérgico N-metil-D-aspartato (NMDA). O receptor NMDA está presente em todo o sistema nervo central (SNC) e os processos mediados por este receptor incluem plasticidade sináptica e formação de circuitos neurais. Embora tenha sido descrito que o sucinato modula a atividade neural in vitro, não se sabe se este ácido orgânico modula processos fisiológicos ligados ao receptor NMDA, como o aprendizado e memória. Consequentemente, neste estudo foi investigado o efeito da administração sistêmica e intrahipocampal de sucinato, MK-801 e propranolol sobre a consolidação da memória em ratos, utilizando a tarefa de medo condicionado clássico. Posteriormente se investigou se os efeitos do sucinato sobre a memória envolvem dependência de estado. O teste do medo condicionado consistiu na apresentação de estímulos pareados, condicionado (tom 2000 Hz 90 dB/10 s) e incondicionado (choque 0.6 mA/1 s). O estado de imobilidade do animal foi utilizado como um indicativo de memória nas sessões de avaliação de memória ao contexto e ao tom. A administração sistêmica de sucinato nas doses de 0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 e 0,5 mg/kg i.p. imediatamente após o treino melhorou a memória. Contudo, a dose de 5 mg/kg de sucinato não alterou a memória dos animais, caracterizando um efeito bifásico sobre a memória. Essa melhora da memória induzida por sucinato (0,005 mg/kg i.p.) foi revertido pela administração pós-treino de um antagonista do receptor NMDA, MK-801 (0,001 mg/kg i.p.) e pela administração imediatamente após o treino de um bloqueador adrenérgico, propranolol (10 mg/kg i.p.). A administração de sucinato (0,005 mg/kg i.p.) imediatamente após o treino e 15 minutos antes do teste não afetou a performance dos animais, não caracterizando dependência de estado. Nos experimentos que visaram identificar se a administração central de sucinato alterava a memória, os animais foram canulados bilateralmente no hipocampo e após a recuperação cirúrgica, recebiam injeções bilaterais imediatamente após o treino, de sucinato (0,21 pmol i.h.) que melhorou a memória. A administração imediatamente após o treino de MK- 801 (0,22 nmol i.h.) foi capaz de reverter esse efeito facilitador do sucinato sobre a memória. Estes resultados sugerem que o efeito facilitador da memória induzida pela administração de sucinato é mediado pelo receptor NMDA e envolve de alguma maneira o sistema adrenérgico