Sistema purinérgico : expressão ontogenética e localização sináptica das ectonucleotidases e seu envolvimento no déficit cognitivo causado por convulsão neonatal

Abstract

O ATP extracelular modula a atividade sináptica do SNC através de receptores purinérgicos do tipo P1 e P2. Os purinoreceptores do tipo P1 (A1, A2A, A2B e A3) são mais eficientemente ativados por adenosina, enquanto que os purinoreceptores P2 são ativados por ATP. Os níveis da ATP e adenosina na fenda sináptica são controlados pela ação de uma cascata de enzimas chamadas ectonucleotidases. Dentre outros membros, essa família de enzimas é composta pelas ectonucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (E-NTPDases), ectonucleotídeo pirofosfatase/fosfodiesterases (E-NPPs) e pela Ecto-5'- nucleotidase. Todos esses membros possuem funções específicas em uma variedade de situações fisiológicas, como por exemplo, o desenvolvimento cerebral e a cognição, ou parecem exercer algum papel na patofisiologia de doenças do SNC, tais como a epilepsia. Portanto, no presente estudo foi investigado (1) o mapeamento ontogenético das E-NPPs em diferentes regiões cerebrais, (2)a localização das E-NTPDases e E-5'-nucleotidase a nível sináptico e subsináptico em hipocampo e estriado de ratos, (3)a participação das E-NTPDases e E-5'-nucleotidase nos mecanismos neuroquímicos envolvidos no déficit cognitivo causado por convulsão neonatal em ratos adultos e (4) se o tratamento crônico com antagonistas não seletivos (cafeína) ou seletivos (KW6002) dos receptores A2A pode previnir os déficits de memória causados por convulsão neonatal em ratos adultos. Nossos resultados mostram uma ampla expressão relativa das E-NPPs durante todo o período de desenvolvimento cerebral. Além disso, as E-NTPDases e a E-5'-nucleotidase estão predominantemente localizadas nas sinapses, possuindo diferentes localizações pré e pós- sinápticas e diferentes associações glutamatérgicas e GABAérgicas. Nossos resultados também evidenciam que a hidrólise de ATP se encontra aumentada em ratos adultos que apresentaram déficit cognitivo após convulsão neonatal e que o consumo crônico de antagonistas dos receptores A2A (cafeína e KW6002) pode previnir o déficit cognitivo causado por crises epilépticas no período neonatal. Em resumo, essa tese mostra pela primeira vez a localização subsináptica das ectonucleotidases e correlaciona o sistema purinérgico com a maturação cerebral e com os déficits cognitivos induzidos por convulsão neonatal. Além disso, nossos resultados evidenciam que o consumo crônico de cafeína pode ser um provável agente profilático na prevenção de disfunções de memória na vida adulta associadas às crises convulsivas neonatais.

Extracellular ATP modulates the synaptic activity through P1 and P2 purinoceptors. Adenosine activates preferentially P1 receptors (A1, A2A, A2B, and A3) and ATP activates preferentially P2. The levels of ATP and adenosine in the synaptic cleft are controlled by the action of an enzyme cascade named ectonucleotidases. Besides other members, this enzyme family is constituted by ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase (E-NTPDase), ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase (E-NPP) and Ecto-5'- nucleotidase. All these members have specific physiological functions in brain development and cognition or seem to have some role in the patophysiology of brain disorders, such as epilepsy. Therefore, in the present study, we have investigated (1) the expression mapping of E-NPPs in different brain regions during development, (2) the synaptic and subsynaptic localization of ENTPDases and E-5'-nucleotidase in hippocampus and striatum of rats, (3) the participation of E-NTPDases and E-5'-nucleotidase in the neurochemical mechanisms of memory dysfunction induced by neonatal seizure in adult rats, and (4) if the chronic intake of nonselective (caffeine) or selective (KW-6002) antagonists of A2A could prevent the cognitive impairment caused by convulsion in early life. Our results showed a wild relative expression of E-NPPs during brain development. In addition, E-NTPDases and E-5'-nucleotidase are predominantly localized in synapses, with different pre and post-localization and different glutamatergic and GABAergic associations. Our results also showed an enhanced ATP hydrolysis in adult rats with memory impairment induced by neonatal convulsion and a prevention of this kind of memory dysfunction by the chronic intake of A2A receptors antagonists (caffeine and KW-6002). In summary, this study showed the first evidence of subsynaptic localization of ectonucleotidases and correlates the purinergic system with brain maturation and with the memory impairment induced by one single seizure in early life. Besides, our results pointed to the chronic intake of caffeine as a possible prophylactic agent for the prevention of cognitive dysfunction in adulthood induced by a single seizure in the neonatal period.