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Previous issue date: 2010 / The zebrafish is one of the most important vertebrate models for studying genetics, developmental biology, neurophysiology, and biomedicine, and it is used as a model of human diseases and for the development of new therapeutic drugs, including drugs for Alzheimer's disease treatment. Alzheimer's disease is a neurodegenerative disease characterized by amyloid plaques deposition, development of neurofibrillary tangles, inflammation and neuronal loss in different parts of the brain that contribute to the cognitive impairment characteristic of the disease. The cholinergic system, the main system involved in this disease, presents acetylcholine (ACh) as a neurotransmitter and is strongly related to processes of learning and memory formation. Besides the cholinergic system, other neurotransmitter systems, such as the purinergic system are involved in Alzheimer’s pathology. The purine-derived nucleosides and nucleotides display a role as extracellular signaling molecules in various tissues via purinergic receptors. ATP has its extracellular levels controlled by a group of enzymes called ectonucleotidases, which includes ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolases (E-NTPDases) and ecto-5'- nucleotidase, which carry out the degradation of purine nucleotides to adenosine, a nucleoside neuromodulator of cellular homeostasis. Polyphenols, compounds derived from plants, can act as modulators of cholinergic and purinergic signaling, present known antioxidant effects and no severe side effects, showing great potential as a treatment for Alzheimer's disease. Therefore, the aim of this study was to evaluate the potential neuroprotective role of polyphenols quercetin and rutin in the prevention of cognitive impairment caused by scopolamine, a cholinergic antagonist widely used for testing new drugs that facilitate cognitive abilities, as well as to analyze their effects on the enzymes responsible for modulation of neurotransmitters levels, such as ATP and acetylcholine. Our results have shown that administration of quercetin or rutin intraperitoneal (50 mg/kg) in zebrafish prevents cognitive deficits caused by exposure to scopolamine (200 μM), as demonstrated by increased latency to cross to the dark side of the inhibitory avoidance apparatus. None of the compounds in which the animals were exposed are able to alter the locomotor activity of the animals. Moreover, it has been observed that treatment with rutin followed by water exposure inhibited acetylcholine hydrolysis whereas the treatment with rutin followed by scopolamine exposure reduced ATP hydrolysis. Regarding the effects of quercetin, it has inhibited the AMP hydrolysis when its administration was followed by water or scopolamine exposure. Therefore, these results have demonstrated that polyphenols may display protective potential on to the cognitive impairment induced by scopolamine. Moreover, our findings have shown that rutin and quercetin per se are able to modulate the levels of acetylcholine, ATP, and adenosine in zebrafish brain. These results are promising regarding the possibility of preventive therapy to be carried throughout lifespan to avoid the occurrence of cognitive decline associated with aging. / O peixe zebra é um dos modelos vertebrados mais importantes para estudos de genética, biologia do desenvolvimento, neurofisiologia e biomedicina, sendo utilizado como um modelo de doenças humanas e para triagem de novas drogas, tais como fármacos para o tratamento da doença de Alzheimer. A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa que se caracteriza pela deposição de placas amilóides, desenvolvimento de emaranhados de neurofibrilas, inflamação e perda neuronal em diversas partes do cérebro que contribuem para os déficits cognitivos característicos da doença. O sistema colinérgico, o principal sistema envolvido nesta doença, apresenta a acetilcolina (ACh) como neurotransmissor e está fortemente relacionado à processos de aprendizado e formação da memória. Além do sistema colinérgico, outros sistemas, como o sistema purinérgico, estão envolvidos na patologia da doença de Alzheimer. Os nucleosídeos e nucleotídeos derivados de purinas exercem um papel de moléculas sinalizadoras extracelulares em vários tecidos, através dos receptores purinérgicos. O ATP tem seus níveis extracelulares controlados por enzimas da família das ectonucleotidases, entre elas as ectonucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (E-NTPDases) e a ecto-5´-nucleotidase, que realizam a degradação de nucleotídeos púricos até adenosina, um nucleosídeo neuromodulador da homeostase celular. Os polifenóis, os quais são compostos derivados de plantas, podem atuar como moduladores da sinalização purinérgica e colinérgica, além de apresentarem efeitos antioxidantes, com ausência de efeitos colaterais severos, apresentando um grande potencial como tratamento para a doença de Alzheimer. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial neuroprotetor dos polifenóis quercetina e rutina na prevenção dos déficits cognitivos causados pela escopolamina, um antagonista colinérgico muito utilizado para testes de novos fármacos facilitadores da capacidade cognitiva, bem como seus efeitos sobre as enzimas responsáveis pela modulação dos níveis dos neurotransmissores ATP e acetilcolina. Os resultados obtidos demonstram que a administração intraperitonial de quercetina ou rutina (50 mg/kg) em peixe zebra previniu o déficit cognitivo causado pela exposição à escopolamina (200 μM), como demonstrado pelo aumento da latência para cruzar para o lado escuro do aparato da tarefa de esquiva inibitória. A exposição a estes compostos não promoveu alterações na locomoção dos animais. Além disso, foi observado que o tratamento com rutina seguido de exposição à água inibiu a hidrólise de acetilcolina enquanto que o tratamento com rutina seguido pela exposição à escopolamina diminuiu a hidrólise de ATP. Com relação aos efeitos da quercetina, esta inibiu a hidrólise de AMP quando sua administração foi seguida pela exposição à água ou escopolamina. Portanto, estes resultados demonstram que os polifenóis podem apresentar potencial protetor com relação ao prejuízo cognitivo induzido pela escopolamina. Além disso, nossos resultados demonstram que rutina e quercetina per se são capazes de modular os níveis de acetilcolina, ATP e adenosina em encéfalo de peixe zebra. Estes resultados são promissores em relação à possibilidade de terapia preventiva a ser realizada ao longo da vida, visando a não ocorrência de declínio cognitivo associado ao envelhecimento.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_PUC_RS:oai:meriva.pucrs.br:10923/1435 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Richetti, Stefânia Konrad |
| Contributors | Bonan, Carla Denise |
| Publisher | Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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