| Abstract: | O acúmulo de ferro no cérebro tem sido observado tanto no envelhecimento normal quanto em muitas doenças neurodegenerativas. Nossos estudos anteriores mostraram que a sobrecarga de ferro cerebral resulta em déficits de memória persistentes, acompanhados por estresse oxidativo. A elevada taxa metabólica do sistema nervoso torna as mitocôndrias essenciais para células nervosas. Essas organelas têm como função o controle da homeostasia do ferro em seu interior e o gerenciamento das espécies reativas de oxigênio. Uma vez que ocorre desregulação nessas atividades, o funcionamento das mitocôndrias fica comprometido, resultando em falhas no aporte energético principalmente para as sinapses. O funcionamento inadequado de circuitos neurais pode culminar na ativação de vias de morte celular, uma característica bastante associada às doenças neurodegenerativas. No presente trabalho analisamos os efeitos da sobrecarga de ferro neonatal sobre as deleções no complexo I do DNA mitocondrial; sobre os mecanismos de metilação e hidroximetilação do DNA mitocondrial; sobre proteínas envolvidas no metabolismo de ferro mitocondrial (Ferritina mitocondrial e Mitoferrina 2), sobre a atividade enzimática da Succinato desidrogenase e Creatina quinase, envolvidas no aporte energético para as células; e sobre proteínas envolvidas nas vias apoptóticas, como a Caspase 8, Caspase 9, Caspase 3, Citocromo c, APAF1 e PARP em hipocampos de ratos adultos. Além disso, investigamos os efeitos do canabidiol (CBD), principal componente não psicotrópico da Cannabis sativa, na reversão dos efeitos induzidos pelo ferro sobre todos os parâmetros analisados. Ratos machos receberam veículo ou ferro carbonila (30 mg/kg) do 12º ao 14º dia pós-natal e na idade adulta foram tratados com veículo ou CBD (10 mg/kg) durante 14 dias. O tratamento com ferro induziu o aumento das deleções do DNA mitocondrial e das proteínas envolvidas na via intrínseca da apoptose, enquanto induziu a redução de metilação e hidroximetilação no DNA mitocondrial, bem como da atividade enzimática e da ferritina mitocondrial, proteína de armazenamento de ferro. O CBD reverteu os efeitos induzidos pelo ferro, recuperando os níveis de hidroximetilação, de ferritina mitocondrial, da atividade da Succinato dehidrogenase, e das proteínas apoptóticas Caspase 3, Caspase 9, PARP e APAF1 a níveis comparáveis com o controle. Os resultados sugerem que o ferro pode afetar mecanismos de funcionamento mitocondrial e desencadear vias de morte celular por apoptose. A reversão de alguns desses efeitos pelo CBD indica o seu potencial neuroprotetor.
Brain iron accumulation has been observed both in normal aging and in many neurodegenerative diseases. In previous studies, we have described that brain iron overload results in persistent memory deficits, accompanied by oxidative stress. The high metabolic rate of the nervous system makes mitochondria essential for nerve cells. These organelles control iron homeostasis in its interior and the management of reactive oxygen species. When deregulation in these activities occurs, mitochondrial functioning is compromised, resulting in failures in the energy supply mainly for the synapses. Inadequate functioning of neural circuits may culminate in the activation of cell death pathways, a feature strongly associated with neurodegenerative diseases. In the present study we analyzed the effects of neonatal iron overload on complex I deletions in the mitochondrial DNA ; on methylation and hydroxymethylation of mitochondrial DNA; on mitochondrial proteins involved on iron homeostasis, on the enzymatic activity of Succinate Dehydrogenase and Creatine Kinase, enzymes involved in the cells energy supply; and on proteins involved in apoptotic pathways, such as Caspase 8, Caspase 9, Caspase 3, Cytochrome c, APAF1, and PARP in the hippocampus of adult rats. In addition, we investigated the effects of cannabidiol (CBD), the main non-psychotropic component of Cannabis sativa, in reversing iron-induced effects on all parameters analyzed. Male rats received vehicle or iron carbonyl (30 mg / kg) from the 12th to the 14th postnatal day and were treated with vehicle or CBD (10mg / kg) for 14 days in adulthood. Iron treatment induced increased deletions of mitochondrial DNA and expression of proteins involved in apoptosis, while induced reductions of methylation and hydroxymethylation, enzymatic activity and mitochondrial ferritin, an iron storage protein. CBD reversed iron-induced effects, recovering hydroxymethylation levels, mitochondrial ferritin, Succinate dehydrogenase activity, apoptotic proteins Caspase 3, Caspase 9, PARP and APAF1 at levels comparable to controls. These results suggest that iron can affect mechanisms of mitochondrial functioning and trigger cell death pathways by apoptosis. The reversal of some of these effects by CBD indicates its neuroprotective potential. |
