A interação de guanosina com os receptores A1 e A2A de adenosina e sua implicação em modelos da doença de Parkinson

Abstract

A doença de Parkinson (PD) é a segunda doença neurodegenerativa de maior prevalência mundial, caracterizada pela perda progressiva dos neurônios dopaminérgicos na parte compacta da substância negra. Os principais sintomas da PD são: tremor, bradicinesia, instabilidade postural e rigidez muscular. Apesar dos tratamentos atuais serem efetivos para esses sintomas motores, os mesmos apresentam efeitos colaterais severos e não impedem a progressão da doença. Diante disso, se faz necessária a busca por novas estratégias terapêuticas. A guanosina, um nucleosídeo endógeno com ação neuromodulatória, já demonstrou eficácia como um agente antiparkinsoniano em modelos animais de indução de sintomas motores da PD, além de apresentar efeitos neuroprotetores em protocolos in vitro. No entanto, ainda não existe um receptor clonado e sequenciado específico para esse nucleosídeo e seus mecanismos de ação ainda não estão totalmente compreendidos. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito antiparkinsoniano da guanosina e a sua relação com os receptores A1 e A2A de adenosina (A1R e A2AR). Em um protocolo in vivo com a administração de reserpina em camundongos, o aumento de tremores orofaciais foi revertido pela guanosina e dependente da ativação do A1R e independente da expressão do A2AR. O bloqueio farmacológico do A1R também impediu que a guanosina diminuísse os níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) no estriado desses animais. Em um protocolo in vitro que mimetiza eventos celulares iniciais da PD com a toxina 6-hidróxi-dopamina (6-OHDA) em fatias estriatais, observamos que a guanosina preveniu o aumento da geração de EROs, alteração do potencial de membrana mitocondrial, e a depleção dos níveis de ATP. Estes efeitos da guanosina foram abolidos pelo bloqueio farmacológico dos A1R e a ativação dos A2AR. Também in vitro, foi investigado a possível interação da guanosina com o heterômero A1R-A2AR através do uso de transfecção heteróloga desses receptores em células HEK293. Guanosina não alterou a união e sinalização celular em células transfectadas somente com A1R ou A2AR. Porém, em células co-transfectadas com A1R e A2AR a guanosina não exerceu efeito sobre a funcionalidade do A1R, mas reduziu a união e a ativação do A2AR, e reduziu a impedância celular aumentada por um agonista do A2AR. Em síntese, concluímos que: (i) o efeito da guanosina em diminuir tremores orofaciais em um modelo da PD é dependente do A1R; (ii) a guanosina exerce efeito neuroprotetor frente a danos oxidativos e mitocondriais através da modulação dos A1R e A2AR; (ii) a guanosina interage com os heterômeros A1R-A2AR, potencial alvo molecular responsável pelo seu mecanismo de neuroproteção.

Abstract: Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease in the world, characterized by the progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. The main symptoms of PD are tremor, bradykinesia, postural instability and muscle stiffness. Although the current treatments are effective for these motor symptoms, they have severe side effects and do not stop the progression of the disease. Therefore, the search for new therapeutic strategies is necessary. Guanosine, an endogenous nucleoside with neuromodulatory action, has already demonstrated efficacy as an antiparkinsonian agent in animal models of PD, besides presenting neuroprotective effects in in vitro protocols. However, there is not yet a specific receptor characterized for this nucleoside and its mechanisms of action are not yet fully understood. Therefore, the objective of this study was to evaluate the antiparkinsonian effect of guanosine and its relationship with adenosine A1 and A2A receptors (A1R and A2AR). In an in vivo protocol with reserpine administration in mice, the increase in orofacial tremors was reversed by guanosine and dependent on activation of A1R and independent of A2AR expression. The pharmacological blockage of A1R also prevented guanosine from decreasing the levels of reactive oxygen species (ROS) in the striatum of these animals. In an in vitro protocol with 6-hydroxydopamine (6-OHDA) that mimics initial PD cellular events in striated slices, we observed that guanosine prevented the increase in ROS generation, alteration on mitochondrial membrane potential, and depletion of ATP levels. These effects of guanosine were abolished by the pharmacological blockade of A1R and activation of A2AR. Also in vitro, the possible interaction of guanosine with the A1R- A2AR heteromer through the use of heterologous transfection in HEK293 cells was investigated. Guanosine did not alter the binding affinity and cellular signaling in cells transfected only with A1R or A2AR. However, in cells co-transfected with A1R and A2AR, while guanosine had no effect on the functionality of A1R, it reduced the binding and activation of A2AR, and reduced increased cell impedance by an A2AR agonist. In summary, we conclude that: (i) the effect of guanosine on reducing orofacial tremors in a PD model is dependent on A1R; (ii) guanosine exerts a neuroprotective effect against oxidative and mitochondrial damage through modulation of A1R and A2AR; (ii) guanosine interacts with A1R-A2AR heteromer, the potential molecular target responsible for its neuroprotective mechanism.