Dissertação
Determinação da segurança e potencial eficácia de selenoésteres em um modelo de doença de Alzheimer em Caenorhabditis elegans
Determination of safety and effective potential of selenoesters in a model of Alzheimer's disease in Caenorhabditis elegans
Registro en:
PEREIRA, Flávia Suelen de Oliveira. Determinação da segurança e potencial eficácia de selenoésteres em um modelo de doença de Alzheimer em Caenorhabditis elegans. 59 p. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) – Universidade Federal do Pampa, Uruguaiana, 2020.
Autor
Pereira, Flávia Suelen de Oliveira
Institución
Resumen
Alzheimer ́s disease (AD) is characterized as the main cause of dementia among
elderly. This disease has no cure, once the drugs available to the treatment, have a
limited therapeutic range. It was already to demonstrated in experimental models, the
role of selenium organic compounds, to stops the effects caused by AD manifestation.
In previous in vitro studies, diihydropyrimidinones compounds, known as
selenoesters, demonstrated antioxidant and metals chelator properties, and
inhibitory effect in the activity of acetylcholinesterase enzyme (AChE), which makes
them potential candidates for multi-target treatment for the disease. However, the
effects of these compounds, haven ́t been demonstrated in vivo models for the AD.
Aiming to evaluate these, the Caenorhabditis elegans (C.elegans) is a promisor
model, since there are transgenic strains (example GMC101) that express and
aggregate the beta-amyloid peptide (Aβ), in the same condition of the aggregates
found in the brain of individuals that develop the disease. The objective of this study
was evaluate the multi-target effects of selenoester compounds in the strain GMC101,
and verify the main molecular mechanisms of action. For this, initially we submitted
the worms in an acute exposition with the compounds FA83, FA84, FA85, FA86,
FA87, FA88, FA90 e FA130 and 48 hours after we verify the rate of live worms. After
48 hours of treatment the worms were maintaining at a temperature higher than
usual (25°C) for that there was the expression and aggregation of Aβ. From that
assessed the egg-laying (24 hours after at 25°C), swimming and paralysis (72 hours
after). To verify the protector effect of compounds during the lifespan, we performed
the longevity assay. It was verified the effects of compounds that obtained better
effects in vitro and in vivo studies (FA86, FA90 e FA130), under aspects related to
neurotransmission in the worm, through measurement of AChE activity. From the
results obtained, investigated the molecular mechanism of action of selenoesters via
chaperones and autophagy. Besides that, performed the target of aggregates with
dye X-34. The data were analyzed through the GraphPad Prism 7.0 software. In the
concentrations tested (5, 10, 100 e 200μM) found only a significant mortality in the
compounds FA86 and FA90 at 200 μM. Being that one compounds that reduced
significantly the rate of paralyzed worms, after the aggregation induction of Aβ, was
the FA90 (200μM). However, this effect was not able to extend the lifespan of treated
worms, where only the compound FA130, demonstrated protector effect in the
longevity of worms. When we tested the three compounds (FA86, FA90 and FA130)
that demonstrate the better results in vitro and previous studies in vivo, all these had
effect in the cholinergic signaling, improving the egg-laying of worms submitted to
exposition with agonist cholinergic levamisole. However, only the compound FA90
reduced the AChE activity. Beside that the same improve the movements rate in the
swimming assay of worms. Acting through chaperones by inducing the increase of
genes expression hsp-6 and hsp-4 in C.elegans. The compound demonstrated the
better effect in the contain the pathologic manifestations that mimic the AD in
C.elegans. A Doença de Alzheimer (DA) caracteriza-se como a principal causa de demência
entre os idosos. Esta doença não tem cura, sendo que os fármacos disponíveis para
o seu tratamento apresentam uma abrangência terapêutica limitada e, por este
motivo, o desenvolvimento e avaliação de novos fármacos são necessários. Já foi
demonstrado em modelos experimentais que alguns compostos orgânicos de
selênio apresentaram efeitos em conter a manifestação da DA. Em estudos prévios
in vitro, compostos derivados de diihidropirimidiononas, chamados de selenoésteres,
demonstraram propriedades antioxidantes, quelante de metais e inibitória sobre a
atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE), o que os torna potenciais
candidatos a um tratamento multialvo para a DA. Entretanto, os efeitos desses
compostos ainda não foram demonstrados em modelos in vivo. Visando a avaliação
destes, o Caenorhabditis elegans (C.elegans) se mostra um modelo promissor, visto
que há disponibilidade de cepas transgênicas que expressam e agregam o peptídeo
beta-amilóide (Aβ) da mesma constituição dos agregados encontrados no cérebro
de indivíduos que desenvolvem a doença. O objetivo deste trabalho foi avaliar os
efeitos multialvo dos compostos selenoésteres na cepa GMC101, além de verificar
os principais mecanismos de ação molecular destes. Para isso, inicialmente
submetemos os vermes a uma exposição aguda (30min) aos compostos
denominados FA83, FA84, FA85, FA86, FA87, FA88, FA90 e FA130 e 48 horas após
o fim da exposição verificamos a porcentagem de vermes vivos. Após 48 horas do
tratamento os vermes foram mantidos a uma temperatura superior a habitual (25°C)
para que houvesse a expressão e agregação do Aβ. A partir disso realizamos os
ensaios de postura de ovos, (24 horas após a exposição a 25°C), movimentos
natatórios e taxa de paralisia (72 horas após a exposição da 25°C). Para
verificarmos o efeito protetor dos compostos a longo prazo, realizamos o ensaio de
longevidade. Também verificamos os efeitos dos compostos que se destacaram nos
estudos prévios in vitro e in vivo (FA86, FA90 e FA130) sob aspectos relacionados a
neurotransmissão no verme, através da atividade da enzima AChE. A partir dos
resultados obtidos, buscamos o mecanismo de ação molecular dos selenoésteres
via chaperonas e autofagia. Além disso, realizamos a marcação dos agregados de
Aβ in vivo utilizando o corante X-34. Os dados foram analisados através do software
GraphPad Prism 7.0. Nas concentrações testadas (5, 10, 100 e 200μM)
encontramos mortalidade significativa apenas nos animais tratados com os
compostos FA86 e FA90 em 200μM. Por outro lado, o único composto que reduziu
significativamente a taxa de vermes paralisados, após a indução da agregação do
Aβ, foi o FA90 (200μM). Entretanto, esse efeito não foi capaz de estender o tempo
de vida dos vermes tratados, onde somente o composto FA130 demonstrou efeito
protetor durante o tempo de vida dos vermes. Os 3 compostos (FA86, FA90 e FA130)
apresentaram efeito na sinalização colinérgica, melhorando a postura de ovos dos
vermes submetidos a uma exposição com o agonista colinérgico levamisol.
Entretanto, somente o composto FA90 reduziu a atividade da AChE, além de
melhorar a taxa de movimentos dos vermes no ensaio de movimentos natatórios.
Acredita-se que esses efeitos do FA90 via sinalização colinérgica, estejam
intimamente relacionados a estrutura do composto, visto a capacidade do seu
grupamento fenil livre em interagir com a enzima AChE. Além disso, o FA90 parece
agir através de chaperonas ao induzir o aumento da expressão dos genes hsp-6 e
hsp-4 em C. elegans. O composto FA90 foi, entre os selenoésteres avaliados, o que
demonstrou melhor efeito em conter as manifestações fenotípicas da DA em modelo
de C.elegans.