Efecto de los pretratamientos solos y combinado de probenecid y kinurenina sobre el daño oxidativo en un modelo experimental de la enfermedad de Huntington

Abstract

ABSTRACT: Huntington´s disease is an autosomal dominantly inherited neurodegenerative disorder, caused by expansion of a CAG trinucleotide repeat in the coding region of the IT15 gene, which encodes the huntingtin protein (htt). The overstimulation of N-methyl-D-Aspartate (NMDA) receptor and the kynurenine pathway (KP) changes may have an important role in the pathogenesis of HD. Metabolites of the KP include kynurenate (KYNA; an excitatory amino acid receptor antagonist;), 3-hidroxykinurenine (3-HK, a free radical generator), and quinolinate (QUIN, a weak but selective NMDA receptor agonist). The increase of KYNA can be induced by exogenous administration of its precursor: kynurenine (KYN). This effect can be potentiated by the combination of KYN with probenecid (PROB; an inhibitor of acid organic transporter). The aim of this project was to study, in an experimental model of EH induced by QUIN, the effect of the pretreatment through the answer in the circling behavior, GABA and QUIN levels, concentration of the oxidative stress markers, antioxidant cellular response, histological preservation. The results showed a protective effect of the accumulation of KYNA induced by the pre-treatment alone or combined with PROB and KYN. The effects were evidenced by the reduction of the circling behavior, recovery of the GABA levels and its enzymes that synthesize GAD65 and GAD67. In addition preservation of the striatal histological architecture was observed. Interestingly the pre-treatment induce accumulation of KYNA in estriatal tissue, this is dependent of the injury stage; in other words, when the analyses have alone two hours and six days after the injury apart from which an increased of the effect is not observed, these effects are in two stages one where it only interacts the KYNA (2 h) and another one in which interacted the PROB to the six days. For the establish a possible mechanism of action, that it involved an increase in the KYNA levels, was a diminution in the levels of the reactive nitrogen and oxygen species, that correlates with a decrease in the lipid peroxidation and an increase in the answer antioxidant of enzymes SOD, GPx and Cat. The results suggest them pretreatment with KYN, PROB and the coadministration can be modulating the answer cellular antioxidant, in the fluted one after the injury with QUIN. Our proposing two possible mechanisms of action on the part of the pretreatment: a) that the pretreatment increase the levels of KYNA; and b) that takes place modifications in the extracellular environment which they can regulate the activity of the NMDA receptor.

RESUMEN: La enfermedad de Huntington (EH), es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria de tipo autosómico dominante, la mutación causante de la EH se localiza en el gen denominado IT15 y causa una expansión en el número de repeticiones de CAG en la proteína huntingtina (htt). Dentro de la patogénesis de la EH está descrito la sobreestimulación de los receptores para N-metil-Daspartato (NMDA) y alteraciones en la vía de la kinurenina (VK). Los metabolitos de la VK incluyen al kinurenato (KYNA; antagonista de los receptores para NMDA), a la 3-hidroxikinurenina (3-HK; potente generador de radicales libres) y el quinolinato (QUIN; un selectivo agonista de receptores para NMDA). La administración sistémica de kinurenina (KYN) puede aumentar las concentraciones de KYNA, y este efecto se potencia con la administración de probenecid (PROB; inhibidor del transporte de los ácidos orgánicos). El objetivo de este trabajo fue estudiar en el modelo experimental de la EH inducido por lesiones intraestriatales con QUIN, el efecto del pretratamiento sólo ó combinado de PROB y KYN, a través de la respuesta en la conducta de giro, la determinación de los niveles de GABA y la concentración de QUIN, la evaluación del estado oxidativo, la participación de sistemas antioxidantes y la preservación celular. Los resultados muestran un efecto protector de la acumulación de KYNA inducido por los pretratamientos solos o combinado con PROB y KYN: los efectos se reflejaron en la disminución de la conducta de giro, recuperación de los niveles de GABA y las enzimas que lo sintetizan GAD65 y GAD67. Además, se observó preservación de la arquitectura histológica del estriado. Interesantemente se encontró que si los pretratamientos inducen acumulación de KYNA en tejido estriatal, éste es dependiente de la etapa de lesión es decir, que al realizar los análisis dos horas y seis días después de la lesión, se encontró que los efectos son en dos etapas; uno donde interactúa el KYNA (2 h) y otro en el que quizás interactué el PROB a los seis días. Siguiendo la búsqueda de un mecanismo por medio del cual el pretratamiento proteja, sugerimos que si el tratamiento incrementa la concentración de KYNA, la acumulación disminuye la generación de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, así como los niveles de la peroxidación de lípidos y paralelamente aumenta la respuesta antioxidante induciendo la actividad de SOD, GPx y Cat. Los resultados sugieren que los pretratamiento de KYN, PROB y la coadministración pueden estar modulando la respuesta antioxidante celular, en el estriado después de la lesión con QUIN. Además de proponer dos posibles mecanismos de acción: a) que los pretratamientos aumenten los niveles de KYNA; y b) que se produzcan modificaciones en el ambiente extracelular que puedan regular la actividad del receptor para NMDA.