Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Neuropsychiatric diseases, as bipolar disorder (BD), have a very complex pathophysiology. Several times the diagnostic and to choose a correct treatment are difficult. Currently, have been developed studies related to mechanisms that can be associated with specific biomarkers present on mental illness. Some studies are describing an association between neuropsychiatric diseases and mitochondrial dysfunction and consequent cellular modifications. Additionally, some psychiatric illnesses are been associated with chronic inflammatory activation via pro-inflammatory cytokines production. In this sense, the search for drug development to treat psychiatric illness is very necessary. Euterpe oleracea, known as açaí, is an Amazonian fruit and a potential candidate for neuropharmacological study due to chemical matrix, including a variety of bioactive compounds with biological effects. There are molecules that could act at mitochondrial function and neurophysiology. Objective: to perform a literature review about the mitochondrial dysfunction impact at bipolar disorder and chemically analyse and evaluate the neupharmacological in vitro effect of açaí extract through mitochondrial function modulation and oxidative and inflammatory metabolisms. Methodology: initially we produced a review about the association between BD and cellular mitochondrial metabolism based on scientific articles published at last 20 years in different journals found at PUBMED-MEDLINE of American library. This review helped to create the ecperimental in vitro design of this study. After, we performed an in vitro experimental research using a cell line SH-SY5Y exposed to rotenone. SH-SY5Y cells were obtained from American Type Culture Collection (ATCC®), and treated with freeze-dried hydroalcoholic açaí extract which was analyzed by high performance liquid chromatography. Initially the açaí effect at cell viability was measured through different concentration-effect curves. We also induced mitochondrial complex I dysfunction using rotenone at 5, 15 and 30 nM. Before and after rotenone exposition 5 μg/mL of açaí extract was added to evaluate the potential effect of açaí to prevent and reverse rotenone damages. After all treatments were performed experimental assays to evaluate the mitochondrial transport chain, the mitochondrial complex I enzyme activity, the protein and gene expression of NDUFS7, S8, V1 and V2 of complex I, the total levels of reactive oxygen species and lipid peroxidation. For the third study we used RAW 264.7 macrophages from ATCC. Cells were activated with PHA and exposed to different concentrations of açaí extract during 72h. Using the most anti-inflammatory effective concentration of açaí extract, we developed all another experimental assays to evaluate oxidative metabolism parameters, cell cycle and protein expression of cytokines and NLRP3-inflammasome. The statistical analysis was performed by one way anova followed by Tukey or Dunnett post hoc. Results: the obtained results were organized in three scientific articles. The review paper was published at Canadian Journal of Psychiatry and indicated the relevance of studies that dentify plants with potential properties to modulate mitochondrial complex I. The obtained results of second study were published at Oxidative and Cellular Longevity journal where we observed that hydroalcoholic açaí extract presented high levels of orientin (8,05±0,03mg/g), p-cumaric acid (3,52±0,01mg/g) and apigenin (3,49±0,01mg/g). In vitro results related to mitochondrial dysfunction and oxidative stress showed that the most effective concentration of açaí extract was 5μg/mL after 48h of incubation. We observed that açaí extract at both experimental models presented protective effects under mitochondrial complex I and this effect was due to an increased protein and gene expression mainly for NDUFS7 and S8 subunits that form the active region of this complex. Despite, was observed a decreased rate of reactive oxygen species and of lipid peroxidation under açaí exposition. Results of third study were organized in a manuscript that will be submitted for publication at Inflammation Research journal. It was observed the anti-inflammatory activity of açaí in macrophage PHA-induced, where the effective concentration able to reduce 50% of cellular proliferation (EC50) 1 μg/mL. Complementary assays showed that this specific concentration is capable to decrease inflammatory markers as proliferation rate, cell cycle, ROS levels and nitric oxide. Açaí also reduced pro-inflammatory cytokines levels (IL-1β, IL-6, TNFα. INFγ), and the inflammasome NLRP3, increasing IL-10 levels. Conclusion: the results obtained until this moment are suggesting that açaí has neuropharmacological activity and is a potential candidate for drug development or food supplement for psychiatric diseases treatment, especially BD which is related to mitochondrial complex I dysfunction and chronic inflammatory activation. / As doenças neuropsiquiátricas, como o transtorno bipolar, possuem fisiopatologia bastante complexa. Muitas vezes o diagnóstico e a escolha de um tratamento eficaz são de difícil realização. Atualmente vêm sendo desenvolvidos estudos relacionados aos mecanismos causais e que podem ser direcionados a descoberta de novos biomarcadores característicos de doenças mentais. Alguns estudos descrevem a existência de uma forte associação entre doenças neuropsiquiátricas e disfunção mitocondrial e consequentes alterações celulares. Adicionalmente, algumas doenças psiquiátricas estão também associadas à inflamação crônica, via produção de citocinas pró-inflamatórias. Dessa forma, a busca pelo desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento de doenças psiquiátricas é de grande necessidade. A Euterpe oleracea, espécie conhecida popularmente como açaí, é uma fruta amazônica potencial candidata a estudos neurofarmacológicos devido a sua constituição química que inclui uma variedade de moléculas bioativas que poderiam atuar tanto melhorando a função mitocondrial e a resposta inflamatória. Objetivo: realizar revisão da literatura sobre o impacto da disfunção mitocondrial no transtorno bipolar, caracterizar quimicamente e avaliar o potencial efeito neurofarmacológico in vitro do extrato de açaí na modulação da função mitocondrial, do metabolismo oxidativo e inflamatório. Metodologia: inicialmente foi produzido um estudo de revisão teórico-literário sobre a associação entre o transtorno bipolar e o metabolismo mitocondrial celular baseado em artigos científicos publicados nos últimos 20 anos em revistas indexadas no PUBMED-MEDLINE da Biblioteca dos Estados Unidos da América. Esta revisão auxiliou na concepção do delineamento da parte experimental do trabalho. A pesquisa experimental in vitro foi feita utilizando-se a linhagem comercial SH-SY5Y expostas a rotenona. As células SH-SY5Y foram obtidas da American Type Culture Collection (ATCC®) e foram tratadas com um extrato hidroalcólico de açaí liofilizado, no qual as principais substâncias bioativas foram quantificadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). O efeito do açaí sobre a viabilidade celular foi avaliado através de diferentes curvas concentração-efeito. Foi induzida disfunção no complexo I mitocondrial através do uso da rotenona nas concentrações de 5, 15 e 30 nM. Antes ou após o tratamento com rotenona, foi adicionado o extrato de açaí (5 μg/mL) a fim de avaliar a capacidade de prevenção e/ou reversão dos efeitos da rotenona. Após os tratamentos, foram desenvolvidos ensaios experimentais de avaliação da cadeia de transporte de elétrons, da atividade enzimática do complexo I mitocondrial, da expressão proteica e gênica das subunidades NDUFS7, S8, V1 e V2, da taxa total de espécies reativas de oxigênio e da lipoperoxidação. Já para o terceiro estudo, foi utilizada linhagem celular de macrófagos RAW 264.7, também obtidos da ATCC. Tais células foram ativadas com fitohemaglutinina (PHA) e expostas a diferentes concentrações de extrato de açaí durante 72h. Com base na concentração mais efetiva do extrato (1 μg/mL) frente à inflamação, foram realizadas as avaliações de parâmetros do metabolismo oxidativo, do ciclo celular e da expressão de citocinas inflamatórias e do inflamassoma NLRP3, via diferentes métodos experimentais. Os resultados foram estatisticamente comparados por análise de variância de uma via seguida de teste post hoc de Tukey ou Dunnet. Resultados: os resultados obtidos foram organizados sob a forma de três artigos científicos. A revisão de literatura foi publicada no Canadian Journal of Psychiatry e indicou a relevância de estudos que identifiquem plantas com potencial propriedade de modular o complexo I mitocondrial. Os resultados obtidos no segundo estudo foram publicados na revista Oxidative Medicine and Cellular Longevity onde se observou que o extrato hidroalcoólico de açaí apresentou níveis elevados das seguintes moléculas: orientina (8,05±0,03 mg/g), ácido p-cumárico (3,52±0,01 mg/g) e apigenina (3,49±0,01 mg/g). Os resultados in vitro relacionados à disfunção mitocondrial e estresse oxidativo mostraram que a concentração mais efetiva do extrato hidroalcoólico de açaí que aumentou a viabilidade celular foi a de 5 μg/mL após 48h de incubação. Foi observado que o extrato de açaí em ambos os modelos experimentais apresentou efeito protetor sobre o complexo I mitocondrial e este efeito deveu-se ao aumento da expressão proteica e gênica principalmente das subunidades NDUFS7 e S8 que constituem a região de atividade deste complexo. Além disso, foi evidenciada redução da taxa total de espécies reativas de oxigênio (EROs) e diminuição dos níveis de peroxidação lipídica. Os resultados do terceiro estudo foram organizados sob a forma de um manuscrito a ser submetido à revista Inflammation Research. Nele foi observada atividade anti-inflamatória do açaí em macrófagos RAW PHA-ativados, sendo a concentração estimada para diminuir em 50% a resposta inflamatória (EC50) de 1 μg/mL. Testes complementares mostraram que esta concentração foi capaz diminuir marcadores inflamatórios como taxa de proliferação celular, ciclo celular, níveis de EROs e de óxido nítrico. O açaí também reduziu os níveis de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, IL-6, TNFα. INFγ) e relacionadas ao inflamassoma NLRP3, e também aumentou os níveis da citoticina anti-inflamatória IL-10. Conclusão: os resultados obtidos sugerem que o açaí possui atividade neurofarmacológica e que é um potencial candidato no desenvolvimento de novos fármacos ou suplementos alimentares direcionados ao tratamento de doenças psiquiátricas, em especial o transtorno bipolar que está relacionado à disfunção do complexo I mitocondrial e à ativação inflamatória crônica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/11867 |
| Date | 26 January 2017 |
| Creators | Machado, Alencar Kolinski |
| Contributors | Cruz, Ivana Beatrice Mânica da, Sagrillo, Michele Rorato, Salvador, Mirian, Pavanato, Maria Amalia, Santos, Roberto Christ Vianna |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, UFSM, Brasil, Farmacologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 201000000000, 600, 0b5fcfe0-b017-4163-80e2-17c110fbcf01, ae6beeac-a53a-42d1-958d-a4151ee1378b, 11579f8c-1948-4ce9-8c22-fa32a9e1ef71, d71f70bf-8171-49a2-9a30-0f4670754525, 9d014d72-313c-4ac9-aeb3-f5b939eab0bc, c7ae5c41-0a6f-477e-84d0-5e9bb5c89fc4 |
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