Desbalanço do estado redox induzido pela succinilacetona em fígado e rins de ratos jovens

Abstract

A tirosinemia tipo I é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da atividade da fumarilacetoacetato hidrolase, resultando no acúmulo de metabólitos tóxicos como o maleilacetoacetato e fumarilacetoacetato, bem como da succinilacetona (SA) que é o composto patognomônico dessa doença. Acredita-se que o acúmulo desses metabólitos em decorrência do bloqueio enzimático esteja envolvido nos problemas hepáticos e renais característicos dos pacientes afetados pela doença e contribua significativamente para o aparecimento dos sintomas e sinais clínicos. No entanto, os mecanismos de toxicidade dos mesmos ainda são elusivos e necessitam ser melhor investigados. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos in vitro da SA, principal marcador diagnóstico da tirosinemia tipo I, sobre parâmetros da homeostase redox e função mitocondrial em homogeneizado e preparações mitocondriais obtidos de fígado e rins de ratos, bem como em hepatócitos e células renais cultivadas. Os parâmetros da homeostase redox avaliados foram os níveis de malondialdeído, o conteúdo de carbonilas, a oxidação de sulfidrilas e de 2',7' - diclorofluoresceína as concentrações de nitratos e nitritos e as de glutationa reduzida (GSH), bem como as atividades da superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST). Com relação à função mitocondrial, determinou-se o potencial de membrana e a capacidade de retenção de Ca2+ , utilizando glutamato mais malato como substratos. Os resultados obtidos indicaram inicialmente que esse composto aumentou os níveis de nitratos e nitritos e reduziu os de GSH em homogeneizados de fígado e rins, indicando um aumento na produção de espécies reativas de nitrogênio (ERN) associada a uma alteração no sistema antioxidante não-enzimático. A diminuição de GSH pela SA, bem como das atividades da GPx, GST, GR e SOD, também foram verificadas em cultura de células hepáticas e renais, demonstrando um prejuízo do sistema antioxidante não-enzimático e enzimático. Além disso, o antioxidante melatonina foi capaz de prevenir o aumento na produção de nitratos e nitritos induzidos pela SA. Por outro lado, a SA não foi capaz de alterar os parâmetros da função mitocondrial testados em preparações mitocondriais de fígado e rins. Concluindo, os resultados do presente trabalho demonstraram que a SA não alterou a função mitocondrial, mas foi capaz de causar um desbalanço na homeostase redox, uma vez que esse composto aumentou a produção de ERN e comprometeu o sistema antioxidante celular. Presumimos que esses mecanismos patológicos contribuam, pelo menos em parte, para as alterações hepáticas e renais característica dos pacientes com a tirosinemia tipo I.

Tyrosinemia type I is an autosomal recessive disease caused by deficiency of fumarylacetoacetate hydrolase activity, resulting in the accumulation of toxic metabolites such as maleylacetoacetate and fumarylacetoacetate, as well as succinylacetone (SA), which is the pathognomonic compound of this disease. It is believed that the accumulation of these metabolites as a result of the enzymatic blockade is involved in the liver and kidney problems characteristic of patients affected by the disease and contributes significantly to the onset of symptoms and clinical signs. However, their toxic mechanisms are still elusive and need to be further investigated. Therefore, the objective of this work was to evaluate the in vitro effects of SA, the main diagnostic biomarker of tyrosinemia type I, on parameters of redox homeostasis and mitochondrial function in homogenates and mitochondrial preparations obtained from liver and kidneys of rats, as well as in cultured hepatocytes and kidney cells. The redox homeostasis parameters evaluated were malondialdehyde levels, carbonyl content, sulfhydryl and 2',7'-dichlorofluorescein oxidation, nitrate e nitrite and reduced glutathione (GSH) concentrations, as well as the activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST). Regarding the mitochondrial function, membrane potential and Ca2+ retention capacity were determined, using glutamate plus malate as substrates. The results obtained initially indicated that this compound increased the levels of nitrates and nitrites and reduced those of GSH in liver and kidney homogenates, indicating an increase in the production of reactive nitrogen species (RNS) associated with an alteration in the non-enzymatic antioxidant system. The decrease of GSH by SA, as well as of the activities of GPx, GST, GR and SOD, were also verified in cultured hepatocytes and kidney cells, demonstrating impairment of the non-enzymatic and enzymatic antioxidant system. Furthermore, the antioxidant melatonin was able to prevent the SA-induced increase of nitrates and nitrites production. On the other hand, SA was not able to change the mitochondrial function parameters tested in liver and kidney mitochondrial preparations. In conclusion, the results of the present study demonstrated that SA did not alter mitochondrial function, but was able to disturb redox homeostasis, since this compound increased RNS generation and compromised the cellular antioxidant system. We presume that these pathological mechanisms contribute, at least in part, to the hepatic and renal alterations characteristic of patients with tyrosinemia type I.