Efeitos da administração de guanosina in vivo sobre a função mitocondrial e sobre os níveis dos receptores A1 e A2A de adenosina em regiões encefálicas de camundongos

Abstract

A capacidade do sistema nervoso central de responder ao ambiente, alterando sua estrutura, função e conexões, é denominada de neuroplasticidade. Essa resposta ao estímulo pode ocasionar mudanças neuronais por meio da neurogênese, neuritogênese, ou mudanças sinápticas, influenciando a manutenção dos contatos sinápticos e a força sináptica. A mitocôndria desempenha um papel significativo nesses processos, através de sua dinâmica e funções, como a produção de ATP e a regulação de íons cálcio. A guanosina, um nucleosídeo endógeno com ação neuroprotetora, exerce influência em diversos aspectos relacionados à neuroplasticidade, além de poder modular funções mitocondriais. Neste estudo, exploramos o impacto da administração de guanosina (8 mg/kg, via oral, por ingestão voluntária) durante 26 dias, em camundongos adultos da linhagem Swiss, sobre parâmetros comportamentais, a função mitocondrial no hipocampo e córtex pré-frontal, além dos níveis dos receptores de adenosina A1 e A2A no hipocampo. Ao avaliarmos a função mitocondrial do córtex pré-frontal e hipocampo de camundongos. A guanosina aumentou o consumo de oxigênio, promoveu a polarização da membrana mitocondrial sem induzir o aumento das espécies reativas de oxigênio, mas não alterou a atividade dos complexos da cadeia respiratória e da citrato sintase em homogenatos do córtex pré-frontal. No entanto, nenhuma alteração foi observada no hipocampo. Os testes comportamentais indicam que a guanosina não alterou o comportamento dos camundongos nos testes que avaliaram a memória e a locomoção. Em outro protocolo experimental, utilizamos o co-tratamento com cafeína (10 mg/kg, v.o.) administrada diariamente 15 min antes da guanosina (8 mg/kg, v.o.) para avaliar a dependência dos receptores de adenosina em testes comportamentais e na imunodetecção dos receptores A1 e A2A de adenosina, possíveis alvos moleculares da guanosina. A guanosina aumentou os níveis de imunomarcação de receptores A1 nas regiões CA3 e Giro denteado (GD) da formação hipocampal. Além disso, a co-administração de guanosina e cafeína aumentou a detecção de receptores A2A no GD quando comparada ao uso isolado dessas moléculas. Não observamos efeito da cafeína per se, ou no co-tratamento com guanosina em testes comportamentais preditivos que avaliam propriedades ansiolíticas e antidepressivas. Dessa forma, essa tese contribui para identificar os efeitos da guanosina sobre a função mitocondrial e os níveis dos receptores purinérgicos de adenosina, reforçando o potencial da guanosina como um modulador de processos envolvidos na neuroplasticidade.

Abstract: The ability of the central nervous system to respond to the environment by altering its structure, function, and connections is referred to as neuroplasticity. This response to stimuli can lead to neuronal changes through neurogenesis, neuritogenesis, or synaptic remodeling, influencing the maintenance of synaptic contacts and synaptic strength. Mitochondria play a significant role in these processes through their dynamics and functions, such as ATP production and calcium ion regulation. Guanosine, an endogenous nucleoside with neuroprotective effects, influences several aspects related to neuroplasticity and may also modulate mitochondrial functions. In this study, we explored the impact of guanosine administration in adult Swiss mice (8 mg/kg, orally, via voluntary ingestion) over 26 days on behavioral parameters, mitochondrial function in the hippocampus and prefrontal cortex, and adenosine A1 and A2A receptor levels in the hippocampus. When assessing mitochondrial functions in the prefrontal cortex and hippocampus, guanosine increased oxygen consumption. It promoted mitochondrial membrane polarization without inducing an increase in reactive oxygen species, but it did not alter the activity of the respiratory chain complexes or citrate synthase in prefrontal cortex homogenates. However, no changes were observed in the hippocampus. Behavioral tests indicated that guanosine did not alter memory or locomotor activity in mice. We also applied another protocol of co-treatment with caffeine (10 mg/kg, p.o.), administered daily 15 minutes before guanosine, to evaluate the dependence on adenosine receptors in behavioral tests and in immunodetection of A1 and A2A adenosine receptors, which are potential molecular targets of guanosine. Guanosine increased the immunolabeling levels of A1 receptors in the CA3 and dentate gyrus (DG) regions of the hippocampal formation. Additionally, the co-administration of guanosine and caffeine enhanced the detection of A2A receptors in the DG compared to the isolated use of these molecules. No behavioral effects were observed from caffeine alone or in combination with guanosine in predictive tests assessing anxiolytic and antidepressant properties. Thus, this thesis contributes to identifying the effects of guanosine on mitochondrial function and adenosine receptor levels, reinforcing the potential of guanosine as a modulator of processes involved in neuroplasticity.