Investigação dos mecanismos envolvidos no efeito tipo-antidepressivo da agmatina em modelos animais

Abstract

Diversos compostos com potencial antidepressivo vêm sendo investigados atualmente para o tratamento da depressão. Dentre eles, destaca-se a agmatina, uma amina endógena considerada um neuromodulador no sistema nervoso central (SNC), dotada de propriedades neuroprotetoras. Estudos pré-clínicos demonstraram que essa amina possui efeito tipo-antidepressivo, mas ainda existe a necessidade de se investigar os mecanismos envolvidos nesse efeito. Nesse sentido, um dos objetivos deste estudo foi avaliar a capacidade da agmatina em aumentar a potência de antidepressivos convencionais monoaminérgicos e MK-801, um antagonista de receptores N-metil-D-aspartato (NMDA). Foi observado que a agmatina em sua dose sub-efetiva (0,0001 mg/kg, p.o.) foi capaz de potencializar o efeito dos antidepressivos convencionais (duas vezes o efeito da fluoxetina e 10 vezes o efeito da imipramina e bupropiona) e MK-801 (100 vezes), diminuindo o tempo de imobilidade de camundongos no teste de suspensão pela cauda (TSC), o que sugere que ela pode ter uma maior afinidade por receptores NMDA do que por alvos monoaminérgicos. Considerando que o efeito tipo-antidepressivo da agmatina ocorreu em maior escala mediante antagonismo de receptores NMDA, e a existência e importância de um antidepressivo dessa classe que possui ação rápida (cetamina), um segundo objetivo desse estudo foi avaliar vias de sinalização intracelular envolvidas no efeito da agmatina com base nas vias relacionadas com o efeito tipo-antidepressivo rápido da cetamina. Os resultados mostraram que a agmatina exerce seu efeito tipo-antidepressivo no TSC através da modulação de receptores alfa-amino-3-hidroxi-metil-5-4-isoxazolpropiônico (AMPA) e tropomiosina cinase B (Tr?B), da sinalização mediada pelo fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), fosfatidilinositol 3 cinase (PI3K), proteína cinase B (Akt), glicogênio sintase cinase 3ß (GSK-3ß), proteína alvo da rapamicina em mamíferos (mTOR), além de ocasionar um rápido aumento do imunoconteúdo de BDNF e das proteínas sinápticas de densidade pós-sináptica de 95KDa (PSD-95) e GluA1 no córtex pré-frontal dos camundongos, de forma semelhante ao que ocorre com a cetamina. Este trabalho também realizou uma análise comparativa dos efeitos da agmatina com os de um antidepressivo convencional monoaminérgico (fluoxetina) e um de ação rápida (cetamina) em modelosde estresse crônico. Camundongos expostos ao estresse crônico imprevisível (ECI) por 14 dias receberam uma dose única por via oral de agmatina (0,1 mg/kg), cetamina (1 mg/kg) ou fluoxetina (10 mg/kg) 24 h antes de serem submetidos ao TSC. Apenas a agmatina e a cetamina foram capazes de reverter o comportamento tipo-depressivo induzido pelo ECI no TSC, mas não houve alteração no comportamento anedônico dos animais em nenhum dos grupos. Além disso, nenhuma alteração foi encontrada no imunoconteúdo de PSD-95, sinapsina 1 e GluA1 nos diferentes grupos experimentais (animais estressados ou não, tratados ou não). Posteriormente, a comparação entre os efeitos da agmatina, cetamina e fluoxetina se deu em um modelo de depressão induzida pela administração crônica de corticosterona (20 mg/kg, p.o., 21 dias). Tanto a agmatina (0,1 mg/kg, p.o.), quanto a cetamina (1 mg/kg, i.p.) reverteram o comportamento tipo-depressivo induzido pelo modelo no TSC. No entanto, de forma similar ao modelo do ECI, o efeito anedônico não foi observado neste protocolo e em nenhum dos grupos experimentais (tanto no teste de borrifagem de sacarose quanto no de consumo de sacarose). Os animais submetidos ao protocolo da corticosterona apresentaram uma redução no peso das glândulas adrenais, mas esse efeito não foi revertido por nenhum dos tratamentos utilizados. Quanto às análises bioquímicas, foi observado que nos animais controle, os tratamentos com agmatina, cetamina ou fluoxetina aumentaram o imunoconteúdo de GluA1 no hipocampo, sem alterar a fosforilação desta proteína (Ser831 e Ser845). Também não foram observadas alterações no imunoconteúdo de PSD-95 e na fosforilação da cinase ribossomal S6 de 70 kDa (p70S6K) nessa mesma estrutura. Além disso, os animais submetidos ao protocolo da corticosterona apresentaram uma diminuição no imunoconteúdo de sinapsina, efeito que foi revertido apenas pelo tratamento com fluoxetina. Em conjunto, os resultados fornecem evidências de que a agmatina possui um mecanismo de ação similar ao da cetamina quanto às vias de sinalização intracelular, bem como a capacidade de reverter, com uma única administração, o comportamento tipo-depressivo induzido por modelos de estresse crônico. Esses resultados sugerem que essa amina endógena pode ser um agente promissor para o tratamento da depressão.<br>

Abstract : Several compounds with antidepressant potential have been investigated for the treatment of depression. One of them is agmatine, an endogenous amine considered as a neuromodulator in the central nervous system (CNS) that exhibits several neuroprotective properties. Previous studies from our group demonstrated that this amine elicits antidepressant-like effects in predictive animal models of depression. However, the mechanisms underlying its antidepressant effects need to be further investigated. Therefore, one purpose of this study was to evaluate the extent of the antidepressant synergism induced by a fixed sub-effective dose of agmatine (0.0001 mg/kg, p.o.) to shift the antidepressant potency of monoaminergic conventional antidepressants and MK-801, an N-Methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist. The present study found that a sub-effective dose of agmatine increased the potency by which fluoxetine, imipramine, bupropion and MK-801 decreased immobility time in the tail suspension test (TST): 2-fold (fluoxetine), 10-fold (imipramine and bupropion) and 100-fold (MK-801), suggesting that agmatine substantially augmented the antidepressant-like effect of MK-801. This result reinforces the notion that this compound modulates NMDA receptor activation with a higher affinity when compared to monoamines. Taking into account the involvement of antagonism of NMDA receptors in the antidepressant-like effect of agmatine, and the existence of fast-acting antidepressants (like ketamine, an NMDA receptor antagonist), a second purpose of this work was to evaluate the possibility that agmatine elicits antidepressant effects through the modulation of intracelular signaling pathways implicated in fast antidepressant responses, as occurs with the fast-acting antidepressant ketamine. Our results demonstrated that the antidepressant-like effect of agmatine in the TST depends on the modulation of a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptors and tropomyosin receptor kinase B (Tr?B), and signaling pathways mediated by brain-derived neurotrophic factor (BDNF), phosphoinositide 3-kinase (PI3K), protein kinase B (Akt), glycogen synthase kinase 3ß (GSK-3ß), mechanistic target of rapamycin (mTOR), besides increasing the immunocontent of BDNF and the synaptic proteins postsynaptic density protein 95 (PSD-95) and GluA1 in the prefrontal cortex of mice. Of note, these alterations were observed just 1 h after agmatine administration. Finaly, this study also performed a comparative analysis of theantidepressant-like effect of agmatine with a conventional antidepressant (fluoxetine) and a fast-acting drug (ketamine), using models of chronic stress. Mice exposed to chronic unpredictable stress (CUS) received a single oral dose of agmatine (0.1 mg/kg), ketamine (1 mg/kg), or fluoxetine (10 mg/kg) 24 h before being submitted to the TST. Only agmatine and ketamine were able to reverse the depressive-like behavior induced by CUS in the TST. No anhedonic behavior was observed in any experimental group. Moreover, no alteration was found in the immunocontent of PSD-95, synapsin and GluA1 in the CUS protocol and/or treatments in the prefrontal cortex of mice. After that, the comparative analysis of the antidepressant-like effect of agmatine, ketamine or fluoxetine was performed in another chronic stress model: the administration of cortiscosterone. A single administration of agmatine (0.1 mg/kg, p.o.) or ketamine (1 mg/kg, i.p.), but not fluoxetine 10 mg/kg, p.o.), was able to reverse the depressive-like behavior induced by corticosterone in the TST. No anhedonic behavior was found in any experimental group in splash test or sucrose comsuption test. Additionaly, reduced size and weight of adrenal glands were observed in mice submitted to corticosterone exposure, but none of the treatments were able to reverse these effects. Regarding biochemical analysis, treatment of control animals with agmatine, ketamine or fluoxetine increased the immunocontent of GluA1 in hippocampus, but caused no alteration in the phosphorylation of this protein (Ser831 and Ser845). In addition, none of the treatments were able to alter hippocampal immunocontent of PSD-95 and phosphorylation of p70S6 kinase (p70S6K). However, corticosterone administration was able to decrease the immunocontent of synapsin, and this effect was reversed only by fluoxetine. Altogether, the results of the present study provide evidence for the ability of agmatine to prevent depressive-like behavior in models of chronic stress with a single administration, similar to ketamine (fast-acting antidepressant response) suggesting that this amine could be a promising compound to the treatment of depression.