Toxicidade da homocisteína no desenvolvimento das vesículas ópticas em embriões de Gallus domesticus

Abstract

Elevados níveis do aminoácido homocisteína (Hcy) são caracterizados como uma desordem metabólica denominada ? hiperhomocisteinemia, a qual está envolvida com a ocorrência de anomalias congênitas, principalmente no sistema nervoso central (SNC). Entretanto, os efeitos da Hcy durante o desenvolvimento das vesículas ópticas, sobretudo a retina, ainda não foram elucidados. O objetivo deste estudo foi caracterizar o efeito da elevada dose de Hcy durante o desenvolvimento das vesículas ópticas, utilizando como modelo experimental o embrião de Gallus domesticus. Ovos fertilizados de G. domesticus foram incubados (38°C) e tratados após 48 horas de incubação (E2). Foram organizados dois grupos experimentais: Controle - 50 µL salina; Hcy - 20 µmol Hcy/50 µL salina. As Análises foram realizadas nas vesículas ópticas dos embriões nas idades de E6 e E10. A Hcy reduziu a sobrevivência dos embriões nas duas idades de análise. Em E6 e E10 foi observado o aumento dos fatores vasculogênicos VEGF e VCAM, promovendo danos à integridade dos vasos sanguíneos. Proliferação e diferenciação neuronal foram reduzidas em E6 e E10 nos embriões tratados com Hcy, porém ocorreu uma maior modulação das proteínas envolvidas com a progressão e parada do ciclo na idade de E6. Dano ao DNA foi reconhecido apenas nos embriões tratados com Hcy em E6. Nas análises ultraestruturais, embriões tratados com Hcy apresentaram alterações como dilatação do envoltório nuclear, alterações mitocôndrias equivalentes a edemas, ruptura de membranas e de crista. No citoplasma foi observada a formação de membranas concêntricas e vesículas. Na idade de E10, além destas mesmas alterações, foi verificada a dilatação das cisternas do retículo endoplasmático nos embriões tratados com Hcy. A análise da dinâmica mitocondrial revelou o aumento da proteína Drp1 (fissão mitocondrial) e diminuição das proteínas Mfn1 e Mfn2 (fusão mitocondrial), nos embriões tratados com Hcy em E6 e E10. Essas alterações nas proteínas envolvidas com a dinâmica mitocondrial promoveram o aumento do número de perfis mitocondriais, bem como a redução da área destes, na idade de E10. Além disso, a Hcy reduziu a viabilidade celular nas duas idades de análise, mostrando seu efeito citotóxico principalmente para as mitocôndrias. Por fim, as alterações celulares encontradas nos embriões tratados com Hcy induziram dois mecanismos de resposta celular: autofagia, avaliada pela marcação com LC3II e apoptose, identificada pelo aumento de caspase-3 nos embriões em E10.

Abstract: High levels of amino acid homocysteine (Hcy) are characterized as a metabolic disorder named hyperhomocysteinemia, which is related to the occurrence of congenital anomalies, mainly in the nervous system (CNS). However, the effects of Hcy during the development of optic vesicles, especially the retina, have not been understood. The aim of this study was to characterize the effect of the high doses of Hcy during the development of the optical vesicles, using as an experimental model the embryo of Gallus domesticus. Fertilized eggs of G. domesticus were incubated (38 ° C), and treated after 48 hours of incubation (E2). Two experimental groups were organized: Control - 50 µl saline; Hcy - 20 µmol Hcy/50 µl saline. Embryos were analyzed at E6 and E10. Hcy reduced the survival of the embryos at both analysis ages. Increased vasculogenic factors VEGF and VCAM were observed at E6 and E10, promoting damage to the integrity of blood vessels. Proliferation and neuronal differentiation were reduced at E6 and E10 in the Hcy-treated embryos, however there was a greater modulation of the proteins involved with the progression and stopping of the cell cycle at E6. DNA damage was confirmed only in Hcy-treated embryos at E6. In ultrastructural analyses, embryos treated with Hcy showed alterations such as nuclear envelope dilation, mitochondrial alterations equivalent to edema, rupture of membranes and cristae. In the cytoplasm we observed the formation of concentric membranes and vesicles. At E10, in addition to these same alterations, dilation of the endoplasmic reticulum cisternae was verified in embryos treated with Hcy. The analysis of mitochondrial dynamics revealed the increase of Drp1 (mitochondrial fission) and decrease of Mfn1 and Mfn2 (mitochondrial fusion), in embryos treated with Hcy at E6 and E10. These changes in the proteins involved with the mitochondrial dynamics promoted an increase in the number of mitochondrial profiles as well as the reduction of the mitochondrial area at E10. In addition, Hcy reduced cell viability at both analysis ages, showing its cytotoxic effect mainly in mitochondria. Finally, cellular changes found in Hcy-treated embryos induced two cellular response mechanisms: autophagy, assessed by LC3II labeling and apoptosis, identified by the increase of caspase-3 in E10 embryos.