O sulfeto de hidrogênio e o ácido etilmalônico, metabólitos acumulados na encefalopatia etilmalônica, induzem disfunção bioenergética e abertura do poro de transição de permeabilidade mitocondrial em cerebelo de ratos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Alvorcem, Leonardo de Moura
• Orientador(a): Leipnitz, Guilhian
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Encefalopatias; Sulfeto de hidrogênio; Poro de transição de permeabilidade mitocondrial; Metabolismo energético; Cerebelo
• Palavras-chave em Inglês: Ethylmalonic encephalopathy; hydrogen sulfide; Ethylmalonic acid; Bioenergetics; Mitochondrial permeability transition pore; Cerebellum
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/223970

A encefalopatia etilmalônica (EE) é uma doença genética grave de sintomatologia predominantemente neurológica, e bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo tecidual de sulfeto de hidrogênio (sulfeto) e ácido etilmalônico (EMA). Visto que a fisiopatologia do dano cerebelar observado em pacientes acometidos pela EE não está estabelecida, avaliamos os efeitos do sulfeto e do EMA sobre parâmetros de bioenergética mitocondrial, poro de transição de permeabilidade mitocondrial (PTPM) e homeostase redox em cerebelo de ratos. Observamos que o sulfeto e o EMA diminuíram a respiração mitocondrial, prejudicando a transferência de elétrons e a fosforilação oxidativa. Além disso, ambos metabólitos induziram inchamento mitocondrial e diminuíram o potencial de membrana e a capacidade de retenção de cálcio em mitocôndrias de cerebelo, efeitos que foram prevenidos pela combinação de ciclosporina A e ADP, e pelo vermelho de rutênio, sugerindo indução da abertura do PTPM. No caso dos efeitos apenas do sulfeto, a adição de melatonina, um antioxidante, e N-etilmaleimida, um agente alquilante de grupamentos tiois, também preveniu as alterações mitocondriais induzidas por esse metabólito. O sulfeto ainda diminuiu o potencial de membrana mitocondrial e causou morte celular em culturas de neurônios cerebelares, efeitos que também foram prevenidos por ciclosporina A e melatonina. Esses resultados sugerem que o sulfeto induz a abertura do PTPM via modificação de grupamentos tiois e geração de espécies reativas de oxigênio. No que se refere aos efeitos do EMA, foi observado que esse ácido inibiu de forma mista a atividade da α-cetoglutarato desidrogenase e aumentou o efluxo mitocondrial de α- cetoglutarato, os quais explicam o dano à respiração mitocondrial na presença de glutamato como substrato. Nos experimentos onde succinato foi usado como substrato, foi verificado que a diminuição da respiração mitocondrial pelo EMA foi prevenida pela adição de succinato exógeno, e atenuada pela permeabilização das mitocôndrias, indicando que o EMA altera o transporte mitocondrial de succinato. Simulações in silico também evidenciaram que o EMA afeta o transporte mitocondrial tanto de succinato quanto de glutamato. Finalmente, foi verificado que altas concentrações de EMA aumentaram os níveis de superóxido e alteraram as defesas antioxidantes de forma moderada. Nossos resultados indicam que prejuízos na bioenergética mitocondrial e abertura do PTPM induzidos pelo sulfeto e EMA são mecanismos potencialmente envolvidos na fisiopatologia das anormalidades cerebelares vistas na EE. Além disso, uma vez que elevadas concentrações do EMA induziram estresse oxidativo, pode ser sugerido que esse mecanismo também contribui para a progressão da EE durante episódios de descompensação metabólica, que são caracterizados por aumento acentuado dos níveis dos metabólitos acumulados.