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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO TECNOLÓGICA EM MEDICAMENTOS (UFC/UFRN/UFRPE/UFPB) NÍVEL DOUTORADO PAULA REGINA RODRIGUES SALGADO ESTEREOISÔMEROS DA EPÓXI-CARVONA COM ATIVIDADE ANTICONVULSIVANTE: UM ESTUDO COMPARATIVO JOÃO PESSOA 2016 PAULA REGINA RODRIGUES SALGADO ESTEREOISÔMEROS DA EPÓXI-CARVONA COM ATIVIDADE ANTICONVULSIVANTE: UM ESTUDO COMPARATIVO Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal da Paraíba para obtenção do grau de DOUTOR EM INOVAÇÃO TECNOLÓGICA EM MEDICAMENTOS. ORIENTADOR: Prof. Dr. Reinaldo Nóbrega de Almeida JOÃO PESSOA 2016 PAULA REGINA RODRIGUES SALGADO ESTEREOISÔMEROS DA EPÓXI-CARVONA COM ATIVIDADE ANTICONVULSIVANTE: UM ESTUDO COMPARATIVO BANCA EXAMINADORA __________________________________________ Prof. Dr. Reinaldo Nóbrega de Almeida Orientador – UFPB __________________________________________ Profª. Drª. Margareth de Fátima Formiga de Melo Diniz Examinadora Interna – UFPB __________________________________________ Profª. Drª. Hilzeth de Luna Freire Pessôa Examinadora Interna – UFPB __________________________________________ Profª. Drª. Camila Carolina de Menezes Santos Bertozzo Examinadora Externa – UFCG __________________________________________ Profª. Drª. Kelly Samara de Lira Mota Examinadora Externa – UFRN __________________________________________ Prof. Dr. Luis Cézar Rodrigues Examinador Interno – UFPB (SUPLENTE) __________________________________________ Profª. Drª. Flávia Negromonte Souto Maior Examinadora Externa – UFCG (SUPLENTE) Aos meus pais, Jurandir Brasileiro Salgado e Amair Cristina Rodrigues e a minha irmã, Camila Cristina Rodrigues Salgado, família abençoada que Deus me concedeu, sem os quais nenhum percalço seria superado nessa árdua caminhada, dedico. AGRADECIMENTOS À Deus, meu guia, meu norte, por permitir que este sonho se realizasse. Hoje concluo mais esta grande etapa na minha vida porque o pai celestial concedeu-me todas as condições necessárias para que isto acontecesse. Muitos foram os obstáculos durante estes quatro anos de doutorado, mas todos foram vencidos com muita luta graças à força vinda de Deus. Agradeço também à Mãe Rainha que, tenho certeza, sempre intercedeu a Deus por mim durante as atribulações que vivi. Hoje sou mais forte, pois fui lapidada pelo Criador. Aos meus pais e também minhas maiores inspirações, Jurandir Brasileiro Salgado e Amair Cristina Rodrigues, por sempre acreditarem que a educação é o melhor caminho. Apesar da vida humilde, eles sabiam que não há herança maior a ser deixada para os filhos do que os estudos. Obrigada, meus guerreiros, por todo apoio e por não medirem esforços em oferecer sempre o melhor. Agradeço também a minha irmã, Camila Cristina Rodrigues Salgado, pelo companheirismo e por sempre acreditar em mim. Voce nos orgulha a cada conquista, que não são poucas. Família, essa vitória é nossa! Amo voces! Aos demais familiares (tia Ceni, tio Chico, tio João, primos, primas) que, apesar da distância, fazem-se presentes a todo momento. Em especial agradeço à tia Ana, pessoa iluminada e que tem uma relação estreita com Deus. Sei o quanto a senhora pede a Deus por mim e tenho certeza de que as bênçãos na minha vida surgem também devido a isso. Sou muito feliz por tê-los em minha vida e por saber que sempre estou em suas orações. Família é a base de tudo e voces são minha maior riqueza. Muito obrigada pela torcida. Ao meu namorado e maior companheiro que eu poderia ter, Fagner Carvalho Leite. Deus sabe que eu não seguiria um milímetro à frente sem toda a força vinda de voce. Obrigada pela paciência (pois eu não sou nada fácil), por estar ao meu lado nas horas boas e difíceis, por acreditar em mim quando nem eu mesma acreditava e por ser esse ser humano com um coração que não cabe no peito. Quanta admiração tenho por voce! Eu não poderia ser mais abençoada, pois um grande homem caminha ao meu lado. Te amo! Ao meu orientador, professor Reinaldo Nóbrega de Almeida, pessoa de caráter, ética e profissionalismo ímpar! É muito difícil encontrar palavras para descrever o tamanho da minha admiração pelo senhor. Uma pessoa que vira noites para cumprir com os inúmeros deveres a ele atribuídos e ainda encontra tempo e disposição para coordenadar um laboratório e orientar diversos alunos, merece mais que o meu respeito, merece minhas orações. Muito obrigada por ser mais que um orientador, e sim, um pai científico. Meus princípios e convicções científicas foram galgados em um lar amistoso, de excelente convivência, onde o senhor nos mostrou como fazer ciência. Muito, muito obrigada pelos ensinamentos e por ter dado-me o privilégio de ser sua orientanda. Ao professor Damião Pergentino de Sousa, por não apenas fornecer-me as substâncias objeto de estudo desta tese, mas por inúmeras vezes, durante nossas conversas, dar-me direcionamentos extremamente importantes para a execução deste trabalho. Aproveito para agradecer também a sua aluna, Luciana Nalone Andrade, pela grande colaboração na síntese das referidas substâncias. Aos membros da banca examinadora, pela imensurável contribuição dada para a versão final desta tese. Muito obrigada por aceitarem participar desta defesa. Aos amigos do Laboratório da Psicofarmacologia-UFPB, que acompanharam o andamento deste trabalho, contribuindo direta ou indiretamente para com o mesmo. Diogo Vilar da Fonseca, mais que um amigo, um irmão. Pessoa de humildade sem igual, que não mede esforços para ajudar o próximo. Por isso voce é tão abençoado, porque sabe olhar para o amigo com dificuldades e oferecer uma solução. Agora mais do que nunca estreitamos nossa amizade, não é compadre? É uma alegria para mim ter pessoas como voce na minha vida, o bem que lhe desejo, desejo a um irmão. Voce é da família, só veio de outro ventre. Cynthia Germoglio, nossa recém-chegada, pessoa de um coração imenso e bondade inquestionável, que sempre nos ajudou nos experimentos, inclusive quando era requisitada nos finais de semana. Muito obrigada por ser sempre disponível e também por organizar as melhores reuniões com o pessoal da psico na sua casa. Anfitriã melhor não há! Renan Braga e Ingrid Eulália, esse casal lindo que sempre esteve disposto a me ajudar nos experimentos. Obrigada pela convivência maravilhosa e por serem amigos tão presentes. Esse doutorado foi mais leve graças a voces. Marcelo Dutra, também nosso recém-chegado que se ambientou com muita facilidade no laboratório. Obrigada pela ajuda nos experimentos e pela convivência sempre harmoniosa. Agradeço também a Aline Kelly e Paula Torres, mestrandas e colegas de longa data, pelos momentos alegres vividos no laboratório. Aos alunos de iniciação científica, Humberto Aragão e Terezinha Araújo. Muito obrigada pela disponibilidade de sempre, fico muito feliz e aliviada em ver que o futuro do laboratório está em excelentes mãos. Aos professores e parceiros da psicofarmacologia, Mirian Salvadori, Adriana Fernandes, Sócrates Golzio, Fábio Tenório, Liana Clébia e Temilce Simões pelos ensinamentos, convivência amistosa e contribuições diretas e indiretas para que esta tese nascesse. À professora Bagnolia Araújo, um verdadeiro manual de como ser um docente. Seus ensinamentos, desde a graduação, passando pelo mestrado, estão em mim até hoje. Muito obrigada. Agradeço também a sua doutoranda, Paula Benvindo, pela imensa ajuda nos experimentos onde era requerida a remoção do hipocampo. Sua paciência e disponibilidade para ensinar foram muito valiosas. Aos professores da Pós-graduação em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos (DITM), em especial à Patricia Lopes, Maria de Fátima Vanderlei, Matheus Pedrosa, Valdemiro Amaro, Tulio Accioly, Eduardo Oliveira e Cícero Aragão, por apresentarem-me um mundo novo e diferente de tudo o que conhecia. Vivi momentos inigualáveis, viajei muito, conheci pessoas novas, aprendi bastante e tenho orgulho em fazer parte desta família. Sempre tive inclinação para a área tecnológica e entrar para este programa foi uma das escolhas mais acertadas que fiz na vida. À Profa. Dra. Márcia Regina Piuvezam, pela parceria para a realização dos testes histopatológicos e na quantificação de citocinas. Agradeço também aos demais membros do laboratório de Imunofarmacologia-UFPB, Fagner Carvalho (sim, ele também me ajudou nos experimentos, e como!), Adriano Alves, Raquel Fragoso e Allysson Gadelha pela valiosa contribuição na execução de metodolgias que enriqueceram ainda mais este trabalho. A toda minha turma de doutorado, em especial, Jéssica Maciel, João Vinagre, Kelly Sivocy, Maria Carolina, Gislaine Portela e Consuelo Fernanda, pelas alegrias vividas e desesperos compartilhados. Foi maravilhoso conviver e viajar com voces! Aos que não são da minha turma de doutorado, mas fazem parte do programa e dividiram estes momentos da mesma forma, Guilherme Eduardo, Edla Guedes, Yanna Telles, Antonio Carlos, Liane Mangueira, Josué Ramalho e George Albuquerque, muito obrigada por tudo! À minha grande amiga e irmã, desde a época de mestrado, Viviane Araújo da Silva, pelo companheirismo e por estar comigo em todos os momentos da minha vida, apoiando e torcendo. Aos funcionários do biotério José Crispim Duarte e Luis Cordeiro por toda ajuda para realização deste trabalho. À secretária do PPgDITM, Aparecida, pelo apoio sempre dado aos discentes e à funcionária da limpeza do IPeFarm, Mônica, pela alegria e simpatia que transmite por onde passa. Meu sincero respeito a todos os animais utilizados durante os experimentos, sem os quais este trabalho não poderia ser realizado. À Universidade Federal da Paraiba e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro. E, respondendo Simão, disse-lhe: Mestre, havendo trabalhado toda a noite, nada apanhamos; mas, sobre a tua palavra, lançarei a rede. (Lucas 5:5) RESUMO SALGADO, P.R.R. Estereoisômeros da epóxi-carvona com atividade anticonvulsivante: um estudo comparativo. 2016. 155p. Tese (Pós-graduação em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos) -UFPB/CCS/ João Pessoa – PB. A epóxi-carvona (EC) é um monoterpeno presente em plantas aromáticas com atividades farmacológicas já comprovadas no sistema nervoso central, entre elas, antinociceptiva e anticonvulsivante. Esta substância apresenta centros quirais que possibilitam a geração de quatro estereoisômeros, denominados (+)-cis-EC, (-)-cisEC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC, cujos efeitos anticonvulsivantes comparativos nunca foram estudados. Este trabalho visa investigar de forma comparativa a atividade anticonvulsivante dos citados estereoisômeros da EC em modelos experimentais de indução química e elétrica de convulsão em camundongos, bem como quantificar citocinas pró-inflamatórias e realizar análise histopatológica dos animais tratados. No teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol, todos os estereoisômeros testados (300 mg/kg; i.p.) foram efetivos na proteção das convulsões, aumentando a latência para surgimentos das mesmas. Já no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina, as substâncias (+)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC tiveram maior destaque na redução de parâmetros relacionados à ativação de receptores colinérgicos, além de aumentarem a latência para início das convulsões. Não foram obtidos resultados significativos no teste das convulsões induzidas pela estricnina, sugerindo-se que possivelmente estas drogas não atuem em receptores de glicina. No modelo do eletrochoque auricular máximo, evidenciou-se diferença no efeito dos estereoisômeros da EC e apesar de todos reduzirem a duração das convulsões de forma significativa, as substâncias (+)-trans-EC e (-)-trans-EC apresentaram uma redução ainda mais acentuada. No teste do “kindling”, (+)-cis-EC e (-)-cis-EC reduziram a média dos escores apresentados, com pequeno mas visível destaque para (+)-cis-EC. O estereoisômero (+)-cis-EC diminuiu os níveis das citocinas próinflamatórias IL-1β, IL-6 e TNFα no teste do “kindling”, enquanto, comparativamente, (-)-cis-EC não reduziu a quantidade de IL-1β. A análise histopatológica do hipocampo evidenciou proteção neuronal maior para os tratados com (+)-cis-EC. O grupo que recebeu (-)-cis-EC exibiu componentes inflamatórios neste tecido, o que elenca mais uma vez (+)-cis-EC como promissor, comparativamente. Sendo assim, esses resultados mostram que os estereoisômeros da EC tem similar potencial anticonvulsivante, com destaque para (+)-cis-EC, que possivelmente interfere potencializando vias inibitórias ou inibindo vias excitatórias, além de alterar os níveis de citocinas envolvidas no processo epileptogênico e promover proteção neuronal por mecanismos que requerem maiores investigações. Palavras-chaves: Anticonvulsivante. Comparativo. Estereoisômeros. Epóxi-carvona. ABSTRACT SALGADO, P.R.R. Stereoisomers of epoxy-carvone with anticonvulsant activity: a comparative study. 2016. 155p. Tese (Pós-graduação em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos) -UFPB/CCS/ João Pessoa – PB. The epoxy-carvone (EC) is a monoterpene present in herbs with proven pharmacological activity in the CNS, including, antinociceptive and anticonvulsant. This substance has chiral centers that permit the generation of four stereoisomers, called (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC and (-)-trans-EC, whose comparative anticonvulsant effects have never been studied. This work aims to investigate in a comparative way the anticonvulsant activity of enantiomers of EC cited in experimental models of chemical and electrical induction of seizures in mice and quantifying pro-inflammatory cytokines and perform histopathological analysis of the treated animals. In the test of the seizures induced by pentylenetetrazol, all stereoisomers tested (300 mg/kg; ip) were effective in protecting seizures, increasing the latency for appearances thereof. Since the test of the seizures induced by pilocarpine, substances (+)-cis-EC, (+)-trans-EC and (-)-trans-EC were most prominent in the reduction of parameters related to the activation of cholinergic receptors, and increase the latency to onset of seizures. No significant results were obtained in the test of seizures induced by strychnine, suggesting that possibly these drugs do not act in glycine receptors. In the maximum atrial electroshock model, difference was evident in the effect of EC stereoisomers and despite all reduce the duration of significantly convulsions, substances (+)-trans-EC and (-)-trans-EC showed a reduction even more pronounced. In the kindling test, (+)-cis-EC and (-)cis-EC reduced the average scores presented with a small but noticeable, especially (+)-cis-EC. The stereoisomer (+)-cis-EC decreased levels of proinflammatory cytokines IL-1β, IL-6 and TNFα in the kindling test, whereas comparatively (-)-cis-EC did not reduce the amount of IL -1β. Histopathological analysis showed greater hippocampal neuronal protection for those treated with (+)-cis-EC. The group treated with (-)-cis-CE exhibited inflammatory components in this tissue, which again lists (+)-cis-EC as a promising, compared. Thus, these results show that the EC stereoisomers has similar anticonvulsant potential, especially (+)-cis-EC, which interferes possibly potentiating inhibitory pathways or inhibiting excitatory pathways, in addition to changing levels of cytokines involved in epileptic condition and promote neuronal protection mechanisms that require further investigation. Keywords: Anticonvulsant. Comparative. Stereoisomers. Epoxy-carvone. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Neurotransmissão glutamatérgica e glicinérgica com participação dos transportadores de glicina nas vias excitatória e inibitória......................................... 35 Figura 2 - Estrutura e localização dos receptores GABAA. ....................................... 36 Figura 3 - Neurotransmissão colinérgica com ativação de receptores M1 e cascata de sinalização excitatória. ......................................................................................... 37 Figura 4 - Monoterpenos com potencial anticonvulsivante. ....................................... 51 Figura 5 - Exemplo de isomoria óptica cis-trans........................................................ 52 Figura 6 - Molécula enantiomérica. ........................................................................... 53 Figura 7 - Classificação dos tipos de isômeros. ........................................................ 53 Figura 8 - Relação estereoisomérica entre os pares da epóxi-carvona. 1: (+)-cisepóxi-carvona; 2: (-)-cis-epóxi-carvona; 3: (-)-trans-epóxi-carvona; 4: (+)-trans-epóxicarvona...................................................................................................................... 57 Figura 9 - Camundongo (Mus musculus) Swiss. ....................................................... 62 Figura 10 - Aparelho de eletrochoque auricular máximo. .......................................... 64 Figura 11 - Resumo esquemático das metodologias anticonvulsivantes utilizadas no estudo comparativo envolvendo os estereoisômeros da EC. .................................... 65 Figura 12 - Cronograma de administração do PTZ no teste do “kindling” ou abrasamento. Os tratamentos são realizados em dias alternados, sendo este um modelo epileptogênico............................................................................................... 70 Figura 13 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre as alterações morfológicas no hipocampo (40x) dos animais submetidos ao teste do “kindling” induzido pelo PTZ (n=3/grupo). ................................................................................. 88 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol em camundongos (n=8/grupo). .............................. 76 Gráfico 2 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). ....................................... 79 Gráfico 3 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para morte dos animais no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). ..... 79 Gráfico 4 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pela estricnina em camundongos (n=8/grupo). ......................................... 80 Gráfico 5 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para morte dos animais no teste das convulsões induzidas pela estricnina em camundongos (n=8/grupo). ....... 81 Gráfico 6 - Efeito dos estereoisômeros da EC na duração das convulsões no teste do eletrochoque auricular máximo em camundongos (n=8/grupo)............................ 82 Gráfico 7 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC na média de escores apresentados durante o teste do “kindling” induzido pelo PTZ em camundongos (n=10/grupo). ............................................................................................................. 84 Gráfico 8 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de IL1β, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). .......... 85 Gráfico 9 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de IL6, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). ............ 86 Gráfico 10 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de TNFα, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). ..... 87 Gráfico 11 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre a média dos escores observados no hipocampo dos animais submetidos ao teste do “kindling” induzido pelo PTZ (n=3/grupo). ................................................................................. 89 LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Principais características de algumas drogas anti-epilépticas................. 43 Quadro 2 - Novos tratamentos em fase de liberação. ............................................... 49 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Classificação das crises. ........................................................................... 28 Tabela 2 - Nova descrição das crises focais de acordo com o grau de comprometimento durante a crise. ............................................................................ 29 Tabela 3 - Tipos de epilepsia. ................................................................................... 30 Tabela 4 - Modificações terminológicas para a organização das crises e epilepsias da ILAE de 2010. ....................................................................................................... 32 Tabela 5 - Efeito dos estereoisômeros da EC e do diazepam sobre a porcentagem de mortalidade após o teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol em camundongos (n=8/grupo). ....................................................................................... 77 Tabela 6 - Efeito dos estereoisômeros da EC no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). ............................................................... 78 Tabela 7 - Efeito dos isômeros da EC no teste das convulsões induzidas pela estricnina. .................................................................................................................. 81 Tabela 8 - Efeito dos isômeros da EC no teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo. ................................................................................ 83 Tabela 9 - Efeito dos isômeros da EC no teste do “kindling” induzido pelo PTZ em camundongos (n=10/grupo). ..................................................................................... 84 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS % ± ® °C (+)-cis-EC (-)-cis-EC (+)-trans-EC (-)-trans-EC a.C ACh AChE AMPA ANOVA BHE ClCCPG ChAT CPC CTCG DL50 DZP EAM EC EEG EMJ EMP e.p.m et al. FDA g g GABA GABAA GlyR GlyT1 GlyT2 HE IGF IL-1β IL-6 ILAE i.p. M mA mg/kg mL Por cento Mais ou menos Marca registrada Graus Celcius (+)-cis-Epóxi-carvona (-)-cis-Epóxi-carvona (+)-trans-Epóxi-carvona (-)-trans-Epóxi-carvona Antes de Cristo Acetilcolina Acetilcolinesterase Ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropionico Análise de variância Barreira hemato-encefálica Íons cloreto Crises convulsivas parciais e generalizadas Colina acetiltransferase Crises parciais complexas Crises tônico-clônicas generalizadas Dose letal que mata 50% dos animais Diazepam Eletrochoque auricular máximo Epóxi-carvona Eletroencefalograma Epilepsia mioclônica juvenil Estado de mal epiléptico Erro padrão da média E outros Food and Drug Administration Grama Gravidade Ácido γ-aminobutírico Receptor do ácido γ-aminobutírico tipo A Receptor de glicina Transportador de glicina tipo 1 Transportador de glicina tipo 2 Hematoxilina-eosina Fator de crescimento semelhante à insulina Interleucina 1β Interleucina 6 International League Against Epilepsy Intraperitoneal Molaridade Miliampére Miligrama por quilograma Mililitros mTOR n NF-κB nm NMDA p PBS PBST Pg/mL pH PI3K pKa PTZ s SFB SNC TGFβR TNFα Tween 80 α β γ κ µ μL µm Proteína alvo da rapamicina em mamíferos Número Fator nuclear kappa B Nanômetro N-metil-D-aspartato Probabilidade de significância Tampão fosfato de sódio Tampão fosfato de sódio com adição de tween 20 Picograma por mililitro Potencial de hidrogênio Fosfatidilinositol-3-quinase Constante de acidez Pentilenotetrazol Segundos Soro fetal bovino Sistema Nervoso Central Receptor do fator de crescimento transformante β Fator de necrose tumoral-α Polioxetileno sorbitano monoleato 80 Alfa Beta Gamma Kappa Um Microlitros Micrômetros SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 19 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................. 23 2.1 Epilepsia........................................................................................................... 23 2.2 Abordagem histórica ........................................................................................ 24 2.3 Organização das epilepsias e terminologias .................................................... 27 2.4 Neurobiologia da epilepsia ............................................................................... 33 2.4.1 Neurotransmissão e epilepsia .................................................................... 33 2.4.2 Citocinas inflamatórias e epilepsia ............................................................. 38 2.4.3 Homeostase neuronal ................................................................................ 40 2.4.4 Doença multicausal .................................................................................... 40 2.5 Farmacoterapia anticonvulsivante.................................................................... 41 2.6 Monoterpenos e atividade anticonvulsivante.................................................... 49 2.7 Monoterpeno epóxi-carvona e estereoisômeros .............................................. 51 3 OBJETIVOS ........................................................................................................... 60 3.1 Objetivo geral ................................................................................................... 60 3.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 60 4 MATERIAL ............................................................................................................. 62 4.1 Substâncias-teste (estereoisômeros da epóxi-carvona) .................................. 62 4.2 Animais ............................................................................................................ 62 4.3 Condições experimentais ................................................................................. 63 4.4 Substâncias utilizadas ...................................................................................... 63 4.4 Preparação dos estereoisômeros da EC e demais substâncias ...................... 64 4.5 Aparelhagem .................................................................................................... 64 5 MÉTODOS ............................................................................................................. 65 5.1 Avaliação da atividade anticonvulsivante dos estereoisômeros da EC ............ 66 5.1.1 Teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ) ................... 66 5.1.2 Teste das convulsões induzidas pela pilocarpina ...................................... 67 5.1.3 Teste das convulsões induzidas pela estricnina ........................................ 68 5.1.4 Teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo....... 68 5.1.5 Modelo de epilepsia do abrasamento (“kindling”) ...................................... 69 5.1.5a Quantificação de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, IL-6 e TNFα) no hipocampo a partir do teste do “kindling” ............................................................ 71 5.1.5b Análise histopatológica de hipocampo a partir do teste do “kindling”....... 72 5.2 Análise estatística ............................................................................................ 73 6 RESULTADOS ....................................................................................................... 76 6.1 Avaliação da atividade anticonvulsivante dos estereoisômeros da EC ............ 76 6.1.1 Teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ) ................... 76 6.1.2 Teste das convulsões induzidas pela pilocarpina ...................................... 77 6.1.3 Teste das convulsões induzidas pela estricnina ........................................ 80 6.1.4 Teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo....... 82 6.1.5 Modelo de epilepsia do abrasamento (“kindling”) ...................................... 83 6.1.5a Quantificação de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, IL-6 e TNFα) no hipocampo a partir do teste do “kindling” ............................................................ 85 6.1.5b Análise histopatológica de hipocampo a partir do teste do “kindling”....... 87 7 DISCUSSÃO .......................................................................................................... 91 8 CONCLUSÕES .................................................................................................... 106 PERSPECTIVAS ..................................................................................................... 108 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 110 ANEXOS ................................................................................................................. 148 Introdução SALGADO, P.R.R. 19 1 INTRODUÇÃO A epilepsia é uma doença do cérebro cuja definição precisou ser alterada ao longo do tempo, de forma a abranger casos que realmente se enquadrem nesta patologia. Caracteriza-se por convulsões recorrentes através de sinais transitórios, bem como sintomas de atividade neuronal anormal, excessiva ou sincrônica cerebral. (FISHER et al. 2014; LOWENSTEIN, 2015). Esta condição clínica diversificada apresenta mais de 15 tipos de crises, mais de 30 síndromes epilépticas e afeta entre 0,5 a 1% da população mundial. Associa-se a casos de morbidade somática e psicossocial, além de depressão, ansiedade e aumento da mortalidade. (BERG et al., 2010; LÖSCHER et al., 2013; RAO; LOWENSTEIN 2015). Diferentemente com o que ocorre no campo da oncologia e doenças infecciosas, onde as descobertas são feitas em um ritmo mais acelerado, na epilepsia (doença tão relevante quanto as citadas anteriormente), os avanços acontecem, mas são mais discretos. Somado a isso, a patogênese das convulsões ainda permanece mal compreendida, o que reforça a realização de estudos nesta área. (LOWENSTEIN, 2015; RAO; LOWENSTEIN, 2015). Nas últimas décadas, opções para o tratamento da epilepsia tem sido fornecidas, como a inserção de mais de 15 drogas anti-epilépticas de terceira geração, entretanto, estes medicamentos falham no controle das convulsões de 20 a 30% dos pacientes. (BRODIE et al., 2012; LÖSCHER & SCHMIDT, 2011; SILLANPÄÄ & SCHMIDT, 2006). Outros obstáculos encontrados nos atuais agentes anti-epilépticos disponíveis é que eles parecem agir apenas suprimindo sintomaticamente as convulsões depois que elas aparecem, não prevenindo o desenvolvimento da epilepsia no paciente que ainda não apresentou a primeira convulsão. (SCHMIDT & SILLANPÄÄ, 2012; TEMKIN, 2009). Além disso, alguns promovem efeitos indesejados significativos no sistema nervoso central (SNC), como diminuição da capacidade cognitiva e complicações psiquiátricas. (SCHMIDT, 2009). Dentro desse contexto, é de extrema importância a busca por substâncias que possam preencher as lacunas existentes no tratamento da epilepsia, sendo os produtos naturais e os sintetizados a partir de fontes naturais, recursos promissores para este propósito. Algumas plantas aromáticas têm sido utilizadas no tratamento de doenças do SNC devido à bioatividade de seus compontentes químicos ou óleos Introdução SALGADO, P.R.R. 20 voláteis, os quais, entre outras propriedades, demonstram ação anticonvulsivante. Este achado tem motivado pesquisas de desenvolvimento de novas drogas antiepilépiticas a partir de produtos à base de plantas, de forma que elas sejam mais vantajosas que os atuais recursos terapêuticos oferecidos. (ALMEIDA, 2011, 2003). Os compostos terpênicos majoritários nos óleos essenciais estudados são os monoterpenos (cerca de 90%) e os sesquiterpenos, sendo os diterpenos detectados quando os óleos essenciais são extraídos com solventes orgânicos. (DE SOUSA, 2011). Entre os monoterpenos bioativos já conhecidos, tem-se o linalol, que desempenha ação anticonvulsivante e hipnótica (ELISABETSKY et al., 1995), (-)carvona (GONÇALVES et al., 2008), mirceno (RAO; MENEZES; VIANA, 1990) e 1,8cineol que possuem efeito analgésico (SANTOS; RAO, 2000), e o sesquiterpeno kessanol, presente nas raízes de Valeriana fauriei, que demonstrou ação antidepressiva. (OSHIMA et al., 1995). A epóxi-carvona (EC) é um monoterpeno monocíclico que pode ser encontrado no óleo essencial de Carum carvi (IACOBELIS et al., 2005), Kaempferia galanga (JIROVETZ et al., 2001), entre outras plantas (KAISER, 1997). Análogo de vários monoterpenos (UMEZU; SAKATA; ITO, 2001; ALMEIDA; HIRUMA; BARBOSA-FILHO, 1996), apresenta grupos funcionais e estrutura química semelhante com os mesmos que possuem atividade farmacológica no SNC, tais como o limoneno, mentol, mentona, pulegona, carvona e hidroxidihidrocarvona. (UMEZU et al., 2001; DE SOUSA et al., 2006a; DE SOUSA; OLIVEIRA; ALMEIDA, 2006b). Foi relatada a capacidade do monoterpeno EC em inibir convulsões em animais provocadas por agentes convulsivantes químico (pentilenotetrazol) e físico (eletrochoque auricular), demonstrando um perfil de fármaco anticonvulsivante. (DE ALMEIDA et al., 2008). Também apresenta atividade antinociceptiva (DE SOUSA et al., 2007a) e espasmolítica em íleo de cobaia. (DE SOUSA et al., 2008). Além disso, evidenciaram-se resultados relevantes em testes farmacológicos de coordenação motora e tempo de sono induzido. (DE SOUSA et al., 2007c). O estudo da estereoquímica de fármacos tem despertado o interesse da indústria farmacêutica e de grupos de pesquisa devido ao comportamento diferencial dos estereoisômeros de muitos fármacos no meio biológico. Considerando-se que as macromoléculas biológicas são quirais não é surpresa estes tipos de isômeros apresentarem diferenças nas propriedades farmacodinâmicas, farmacocinéticas e SALGADO, P.R.R. Introdução 21 toxicológicas. Desta forma, a busca por fármacos quirais enantiomericamente puros tem sido alvo de pesquisa na área acadêmica e industrial. (CROSSLEY, 1995). Diferenças de potência farmacológica foram observadas nos enantiômeros (+)- e (-)-carvona, os quais são precursores da epóxi-carvona. De fato, (+)-carvona mostrou-se bioativa em modelos de convulsão, enquanto (-)-carvona foi inativa. (DE SOUSA et al., 2007b). Considerando a diversidade de atividades farmacológicas apresentada pela epóxi-carvona e a importância dos estudos de novas substâncias quirais bioativas e enantiomericamente puras, bem como a necessidade de desenvolvimento de novos fármacos anti-epilépticos, o presente estudo investigou, comparativamente, a estereosseletividade psicofarmacológica de quatro isômeros da epóxi-carvona no tocante à atividade anticonvulsivante. SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 23 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 EPILEPSIA Estima-se que 50 milhões de pessoas no mundo tenham epilepsia, uma das doenças neurológicas mais comuns e complexas conhecidas, apresentando mais de 12 tipos. Sabe-se que cerca de 60% dos casos de epilepsia surgem a partir de causas desconhecidas. Nos países desenvolvidos, acomete crianças e idosos em maior proporção, mas 80% dos indivíduos com epilepsia vivem em países de renda média a baixa. A manifestação desta condição interefere na rotina do indivíduo, uma vez que há o comprometimento transitório da consciência e consequente possibilidade de lesões físicas, problemas sociais e psicológicos, como a depressão. (LAFRANCE; KANNER; HERMANN, 2008; GOMES, 1997; SAVAGE, 2014; THURMAN, 2013; WHO, 2015). O conceito de epilepsia tem passado por alterações que precisaram ocorrer para que os pacientes não fiquem na incerteza se possuem ou não a doença. Apresentar uma única convulsão não significa ter epilepsia. (WHO, 2015). Uma definição correta deve estar de acordo com médicos e pacientes, além de se levar em conta outras considerações que ajudem na tomada de decisões para o tratamento. No seu atual conceito clínico prático, epilepsia é uma doença crônica do cérebro definida por qualquer uma das seguintes condições: Pelo menos duas convulsões não provocadas (ou reflexas) que ocorram em um intervalo menor que 24 horas. Uma convulsão não provocada (ou reflexa) e a probabilidade de novas convulsões semelhante ao risco de recidiva geral (pelo menos 60%) após duas convulsões não provocadas, que ocorram ao longo dos próximos 10 anos. Diagnóstico de síndrome epiléptica. Entende-se como convulsão não provocada aquela onde não se identificou fatores desencadeadores (febre, traumatismo, abstinência de álcool, tumor cerebral) SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 24 reversíveis ou temporários que diminuem o limiar para início da convulsão. (FISHER, 2014). Embora caracterize-se como doença crônica, a epilepsia é dada como solucionada em indivíduos que apresentaram síndrome epiléptica dependente da idade, mas que agora já passaram dessa faixa etária ou aqueles que mantiveram-se livres das convulsões nos últimos 10 anos, sem a utilização de medicamentos anticonvulsivantes nos últimos 5 anos. (FISHER, 2014). As últimas definições de epilepsia tem utilizado o termo “distúrbio” ou “família de distúrbios” para se referir a ela ao invés do termo “doença”. Isso era feito para enfatizar que a epilepsia compreende vários tipos de doenças e condições diferentes. O problema destas definições é que o termo distúrbio implica em perturbações não necessariamente duradouras, além de minimizar a séria origem da epilepsia, enquanto o termo doença pode relacionar-se a problemas mais duradouros, condizendo com o quadro apresentado nesta condição clínica. Sendo assim, a Liga Internacional Contra a Epilepsia concordou recentemente em considerá-la como sendo uma doença. (FISHER, 2014). 2.2 ABORDAGEM HISTÓRICA Em quase todas as culturas, durante muitos anos, a epilepsia foi vista como algo a ser escondido, temido e evitado. O receio de contagiar-se com a doença existia entre os povos da Roma antiga, levando os pacientes ao isolamento e na Idade Média estas pessoas eram caçadas como bruxas. Um tratado escrito por frades dominicanos, em 1494, caracterizava a existência de crises epilépticas como feitiçaria. Neste período, milhares de mulheres foram perseguidas e torturadas devido a orientação desse manual. (MASIA; DEVINSKY, 2000). Em 2000 a.C, na Mesopotâmia, tem-se uma descrição do que seria, possivelmente, um paciente apresentando crise epiléptica: “[…] o seu pescoço vira para a esquerda, as suas mãos e pés encontram-se tensos e os seus olhos arregalados, a sua boca está a espumar e este encontra-se inconsciente”. (MAGIORKINIS; SIDIROPOULOU; DIAMANTIS, 2010). Os babilônios apresentam uma das mais antigas descrições desta condição (1050 a.C.), sendo chamada de “miqtu” ou “doença que cai” e relacionando-a com a presença de fantasmas e SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 25 demônios. Estes povos consideravam as doenças como desgostos divinos ou presença de demônios. Dessa forma, os médicos atuavam como exorcistas em rituais de feitiçarias e sacrifícios. (LONGRIGG, 2000). Textos escritos pelos babilônios mostram a sintomatologia clínica característica dessa condição: Se aquando a sua possessão, enquanto ele se encontra sentado, o seu olho esquerdo se mover para esse lado, o lábio franzir, saliva escorrer da sua boca, e a sua mão, perna e tronco do lado esquerdo se contraírem como uma ovelha recentemente abatida, trata-se de miqtu. (EADIE, 1995; LONGRIGG, 2000; WILSON, 1990). Há registros de outras denominações, como “a doença sagrada”, assim referida pelos antigos gregos, que acreditavam em uma interferência divina para este estado. As obras da medicina grega reforçam que esta patologia era vista como uma punição para os indivíduos que pecavam, sendo também atribuída a deuses, como Selene (deusa da lua), Cibele, Poseidon, Hécate, Hermes e Apolo. (MAGIORKINIS; SIDIROPOULOU; DIAMANTIS, 2010; TEMKIN, 1994). Pacientes com tremores excessivos foram descritos por Edwin Smith, no Antigo Egito (1700 a.C.), caracterizando relatos de epilepsia. (MAGIORKINIS; SIDIROPOULOU; DIAMANTIS, 2010; 2011). A bíblia também faz menção à doença, quando relata a expulsão de um demônio do corpo de um menino que apresentava convulsões. Médicos chineses (770-221 a.C.) debatiam sobre as convulsões generalizadas resultantes da doença que eles chamavam de Tien-Hs’ien. Eles acreditavam que experiências traumáticas vividas por uma gestante poderiam causar epilepsia na criança. (CHAUDHARY; DUNCAN; LEMIEUX, 2011). Diferentemente do que vinha sendo propagado, por volta de 400 a.C., o físico grego Hipócrates descreve que as convulsões originam-se no cérebro e possuem o componente da hereditariedade, mas ainda assim, essa ideia não ganhou força e foi pouco aceita por muitos anos. (CHAUDHARY; DUNCAN, 2011; GRAVITZ, 2014). Assim como Hipócrates, o médico e filósofo grego Galeno de Pérgamo também acreditava que os fenômenos obervados na epilepsia ocorriam no cérebro, e ainda as separava em tipos: epilepsias onde não se conheciam as causas e as que resultavam de outras patologias. (MOREIRA, 2004; TEMKIN, 1994). As teorias de ambos não vigoraram uma vez que a medicina, nessa época, ainda não trazia respostas em relação a possíveis causas e tratamento da epilepsia. Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 26 No século XIX, a forma demoníaca e sobrenatural de se referir à epilepsia, que se estendeu por tanto tempo, começou a mudar de forma gradativa. Muitos avanços foram constatados nas ciências biológicas e neurofisiologia, o que englobou também, especificamente, os estudos acerca da epilepsia. (MOREIRA, 2004). Merece destaque, nesse momento, o neurologista inglês Hughlings Jackson, considerado “pai da epilepsia”, relatando sobre as descargas elétricas cerebrais no surgimento dos fenômenos (HUGHLINGS-JACKSON, epilépticos 1880; e sobre CHAUDHARY; as crises psicomotoras. DUNCAN; LEMIEUX, 2011). Segundo Jackson, a convulsão tratava-se de um sintoma que ocorria após descargas excessivas e desordenadas dos neurônios do córtex cerebral que poderiam propagar-se a células vizinhas, lançando o conceito de disseminação do foco epiléptico. Outra contribuição foi a de que determinados fatores poderiam desencadear a epilepsia, como um acidente vascular cerebral, tumor e sífilis. (SHORVON, 2014). Posteriormente, pesquisadores que deram continuidade ao trabalho de Jackson acabaram confirmando suas descobertas, marcando esse período pelo entendimento moderno da origem da epilepsia e consequente início da terapêutica eficaz desta doença. (EADIE, 1995). Da mesma forma, outros estudiosos do século XIX contribuíram para o aumento de informações sobre a doença e consequente diminuição do estigma da loucura, sendo alguns deles: Pinel, 1745-1826; Esquiroll, 1772-1840; Morel, 18091879; Lombroso, 1836-1909. (MOREIRA, 2004). As mudanças no entendimento da epilepsia continuaram acontecendo à medida que a neurologia avançava. No século XX, meios de diagnóstico como a eletroencefalografia, angiografia, mielografia, eletromiografia foram inseridos, contribuindo para um melhor entendimento das doenças que acometiam o SNC, entre elas, a epilepsia. (PEREIRA; PITA, 2000; TYLER et al., 2003). A visão deturpada que se tem acerca da epilepsia decorre do alarde produzido pelas convulsões tônico-clônicas generalizadas. O indivíduo apresenta perda de consciência, antes do início das crises, além da possibilidade de outras manifestações como gritos, perda do controle da bexiga ou intestino e, ao recuperar a consciência, ficam no estado de confusão e amnésia. O fato de ser uma doença episódica também contribuiu para o estabelecimento do estigma de que a pessoa estava possuída, o que traz, para esse indivíduo, o sentimento de vergonha por não controlar esta situação. (GRAVITZ, 2014). Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 27 Os equívocos podem se estender até aos profissionais de saúde, situação observada, por exemplo, na Nigéria, onde 16% deles acreditam que a epilepsia não é um distúrbio médico, e sim de saúde mental. Há ainda uma parcela desses profissionais (6%) que admitem ser uma doença contagiosa, representando assim mais um obstáculo enfrentado pelos pacientes. (EKENZE; NDUKUBA, 2013). Por outro lado, a cultura envolvendo a epilepsia, ao passo que isola as pessoas portadoras da doença, também acaba motivando pesquisas que desmitifiquem e caracterizem de fato esta condição. Hoje, sabe-se que a epilepsia é uma doença heterogênea, englobando alterações cognitivas, emocionais e comportamentais. Já foram descritos genes relacionados à epilepsia e os mecanismos celulares e moleculares da epileptogênese estão sendo, aos poucos, esclarecidos. (JACOBS et al., 2009). 2.3 ORGANIZAÇÃO DAS EPILEPSIAS E TERMINOLOGIAS Denomina-se crise epiléptica aguda a disfunção neurológica que gera distúrbios de cognição, consciência, movimentos involuntários, manifestações psíquicas, sensoriais, autonômicas e de comportamento, podendo envolver diferentes áreas cerebrais. (CHAUDHARY; DUNCAN; LEMIEUX, 2011). No desenvolvimento de alguns tipos de crises, vê-se o evento conhecido como convulsão, que consiste em uma alteração do comportamento resultante da atividade hipersincrônica, excessiva e repetitiva de neurônios do córtex cerebral. A natureza da crise pode ser apontada de acordo com a duração do evento e localização cerebral do mesmo. (RAO; LOWENSTEIN, 2015; STEFAN et al., 2009). Um novo sistema de classifcação das crises epilépticas foi proposto pela Liga Internacional Contra a Epilepsia, uma vez que os sistemas de classificação recentemente utilizados datavam da década de 80, necessitando assim de uma atualização. (GUILHOTO, 2011; GASTAUT, 1969a,b; Comissão Sobre Classificação e Terminologia da Liga Internacional Contra a Epilepsia, 1981, 1985, 1989). Antigamente, as crises receberam a classificação de focais (dependendo da região cerebral onde se iniciavam ou de como elas iniciavam) e generalizadas. (quando as crises atingiam os dois hemisférios cerebrais). O conhecimento mais aprofundado da doença e o desenvolvimento de novas tecnologias, como o eletroencefalograma Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 28 (EEG), possibilitaram pela ILAE (International League Against Epilepsy) a revisão e reformulação das classificações. (LÜDERS et al., 1999; ENGEL, 2001, 2006). Mais recentemente, Berg e colaboradores (2010), baseados nos conhecimentos e avanços na área de genética e imagem, publicaram o que seria um novo documento norteador no diagnóstico da epilepsia. Houve mudanças nos termos “crises generalizadas” e “crises focais”, que passaram a ser definidas como: crises distribuídas nos dois hemisférios cerebrais através de redes neuronais e crises restritas a neurônios de um hemisfério ou discretamente localizadas, respectivamente. A tabela 1 apresenta a classificação das crises. Tabela 1- Classificação das crises. Crises generalizadas Tônico-clônica Ausência Típica Atípica Ausências com características especiais -Ausência Mioclônica -Mioclonia palpebral Mioclônica Mioclônica Mioclônica atônica Mioclônica tônica Clônica Tônica Atônica Crises focais Não classificáveis Espasmos epilépticos Fonte: Berg (2010), Guilhoto (2011). Durante a crise epiléptica, há diferentes formas de envolvimento muscular, ocorrendo situações de contração e relaxamento do músculo. As crises do tipo tônicas caracterizam-se por contração muscular mantida por segundos ou minutos. SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 29 Já as crises clônicas consistem em eventos de contração muscular seguidas de relaxamento, gerando abalos musculares contínuos. A mioclonia representa rápidas contrações musculares, de forma similar a choques, enquanto as crises atônicas referem-se à diminuição da contração muscular. (ENGEL, 2001). O quadro conhecido como status epilepticus pode atingir pacientes epilépticos (1 a 8%) em algum momento da doença, representando crises prolongadas, contínuas ou repetidas, havendo grandes chances de desenvolvimento de déficit cognitivo. (LETTER, 1973). Em relação às crises focais, deve-se descrevê-las de acordo com o que se observa durante a crise (tabela 2), não sendo mais utilizados os termos “crise parcial simples” e “crise parcial complexa”. Tabela 2 - Nova descrição das crises focais de acordo com o grau de comprometimento durante a crise. Sem comprometimento da consciência ou do contato Assemelha-se ao conceito anterior de crise parcial simples, havendo envolvimento motor ou autonômico. Apenas componentes subjetivos ou psíquicos podem ser relatados. Condizente à ideia de aura. Com comprometimento da consciência ou do contato Relaciona-se ao conceito passado de crise parcial complexa Sugeriu-se o termo “temor discognitivo” para essa classificação Desencadeamento da crise convulsiva bilateral (englobando abalos tônicos, clônicos ou tônico-clônicos). Fonte: Berg (2010), Blume (2001), Guilhoto (2011). Além da classificação das crises, as epilepsias podem ser classificadas em diversos tipos, que também foram passíveis de modificações terminológicas. Atualmente, as epilepsias são organizadas da seguinte forma: síndromes eletroclínicas, epilepsias não sindrômicas com causas estruturais ou metabólicas e as de causa desconhecida (tabela 3). Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 30 Tabela 3 - Tipos de epilepsia. (continua) Síndromes eletroclínicas organizadas pela idade de início Período neonatal Epilepsia familiar benigna neonatal; Encefalopatia mioclônica precoce; Síndrome de Ohtahara. Lactente Epilepsia do lactente com crises focais migratórias; Síndrome de West; Epilepsia mioclônica do lactente; Epilepsia benigna do lactente; Epilepsia familiar benigna do lactente; Síndrome de Dravet; Encefalopatia mioclônica em distúrbios não progressivos. Infância Crises febris plus (podem começar no lactente); Síndrome de Panayiotopoulos; Epilepsia com crises mioclônico atônicas (previamente astáticas); Epilepsia benigna com descargas centrotemporais; Epilepsia autossômica-dominante noturna do lobo frontal; Epilepsia occipital da infância de início tardio (tipo Gastaut); Epilepsia cou ausências mioclônicas; Síndrome de Lennox-Gastaut; Encelalopatia epiléptica com espícula-onda contínua durante sono; Síndrome de Landau-Kleffner; Epilepsia ausência da infância. Adolescência – Adulto Epilepsia ausência juvenil; Epilepsia mioclônica juvenil; Epilepsia com crises generalizadas tônico–clônicas somente; Epilepsias mioclônicas progressivas; Epilepsia autossômica dominante com características auditivas; Outras epilepsias familiais do lobo temporal. Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 31 (conclusão) Relação menos específica com idade Epilepsia familiar focal variável (infância à vida adulta); Epilepsias reflexas. Constelações distintas Epilepsia mesial temporal com esclerose hipocampal; Síndrome de Rasmussen; Crises gelásticas com hamartoma hipotalâmico; Epilepsiahemiconvulsão-hemiplegia; Epilepsias que não se enquadram em nenhuma destas categorias diagnósticas podem ser distinguidas inicialmente na presença ou ausência de condição estrutural ou metabólica (causa presumida) e no modo primário do início de crise (generalizado vs. focal). Epilepsias atribuídas a causa estrutural-metabólica Malformações heterotopia, do etc.); desenvolvimento Síndromes cortical neurocutâeas (hemimegalencefalia, (complexo esclerose tuberosa, Sturge-Weber, etc.); Tumor; Infecção; Trauma; Angioma; Insultos perinatais; Acidente vascular cerebral. Epilepsias de causa desconhecida Condições com crises epilépticas que são tradicionalmente não diagnosticadas como uma forma de epilepsia per si; Crises benignas neonatais; Crises febris. Fonte: Berg (2010), Guilhoto (2011). Diante dos reconhecidos avanços científicos relatados para esta doença, as referidas modificações mostram-se necessárias no sentido de padronizar a linguagem médica e tornar cada vez mais preciso o diagnóstico das epilepsias. A tabela 4 sumariza as modificações mais relevantes nas terminologias, apresentando os antigos e novos conceitos. Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 32 Tabela 4 - Modificações terminológicas para a organização das crises e epilepsias da ILAE de 2010. Terminologia e conceitos atuais Terminologia e conceitos antigos Etiologia Genética: problema genético que pode contribuir para o seus sintomas. Ex: canalopatias, indivíduo. Estrutural/metabólica: por origem distúrbios à genética do Sintomática: relacionada a um problema estrutural/metabólico cerebral. Ex: de desconhecida, que pode estar associado ocasionada já conhecido do cérebro. esclerose tuberosa. Idiopática: desencadeamento da epilepsia e deficiência de GLUT1. Criptogênica: de origem desconhecida; sintomática. Desconhecido: não se sabe a causa, podendo pertencer às descrições anteriores. Terminologia Auto-limitada: com propensão a Benigna, catastrófica ser resolvido naturalmente com o Parcial complexa tempo. Parcial simples Secundariamente generalizada Farmacoresponsiva: grandes chances controlada através com de de ser terapia medicamentosa. Crises crises focais: de descrição acordo características com das suas (motora, autonômica, discognitiva). Evoluindo para crise convulsiva bilateral: relaciona-se ao tipo de crise apresentada (tônica, clônica, tônico-clônica). Fonte: Berg (2010), Guilhoto (2011). Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 33 2.4 NEUROBIOLOGIA DA EPILEPSIA Há duas situações de indução da atividade epiléptica: o bloqueio de vias inibitórias ou ativação de vias excitatórias dependentes de voltagem. (MATSUMOTO; AJMONEMARSAN, 1964; PRINCE; WILDER, 1967; WALTHER et al., 1986). Seguindo a mesma lógica, o bloqueio das crises dá-se por aumento da inibição ou diminuição da excitação. (WIECHERT; HERBST, 1966; CROUCHER; COLLINS; MELDRUM, 1982). A ideia vigente e validada é a de que um desequilíbrio entre condutâncias excitatórias e inibitórias leva às convulsões em tecidos cerebrais normais. Porém, o desafio a essa constatação é compreender o mecanismo da epileptogênese, ou seja, o mecanismo que cria o aumento na probabilidade das crises espontâneas acontecerem. (SCHARFMAN, 2007; STALEY, 2015). Neurônios excitatórios e interneurônios inibitórios estão no centro da discussão sobre epilepsia. Participando da neurotransmissão excitatória, o glutamato é liberado e liga-se a receptores em outros neurônios promovendo o disparo da crise convulsiva. Por outro lado, a inibição desta via ocorre através da liberação do ácido γ-aminobutírico (GABA) por interneurônios inibitórios, o qual ligase a receptores presentes em neurônios, impedindo o disparo da crise. Estes neurotransmissores atuam nos espaços entre os neurônios (sinapses), havendo, porém, receptores para o GABA localizados em outras regiões neuronais, que não as sinapses. Esta seria uma forma do organismo garantir a neurotransmissão inibitória. (EISENSTEIN, 2014). 2.4.1 NEUROTRANSMISSÃO E EPILEPSIA Na situação de repouso, os neurônios possuem carga interna negativa e carga externa positiva, estando polarizados. A ativação da neutrotransmissão glutamatérgica (figura 1) leva à abertura de canais iônicos na membrana do neurônio, permitindo o influxo de íons cálcio e sódio. Este evento irá despolarizar a célula, gerando o disparo neuronal. A neurotransmissão glicinérgica (figura 1) também ganha destaque, onde o aminoácido glicina atua como um neurotransmissor inibitório na medula espinhal e tronco cerebral ligando-se ao receptor de glicina com sítio sensível à estricnina. (ZHAO et al., 2015; TSAI et al., Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 34 2004; SIEGEL et al., 1989). O receptor de glicina (GlyR) é canal iônico pós-sináptico para íons cloreto, onde, uma vez ativado permitirá o influxo destes íons carregados negativamente, hiperpolarizando a célula e inibindo a ativação neuronal. (CURTIS; HOSLI; JOHNSTON, 1967; WERMAN; DAVIDOFF; APRISON, 1967; CURTIS et al., 1968; LYNCH, 2004). A ativação dos GlyR modulam funções motoras, sensoriais e mutações nos genes que os codificam são responsáveis por uma grave doença neurológica, a hiperecplexia ou síndrome do sobressalto. (DU et al., 2015; LYNCH, 2004; GALZI; EDELSTEIN; CHANGEUX, 1996; LEGENDRE, 2001; LYNCH, 2006; BODE; LYNCH, 2014). Dessa forma, a via glicinérgica atua regulando a excitabilidade dos neurônios e seus receptores podem também ser encontrados em regiões superiores do cérebro, como hipocampo e neocórtex, onde atua como modulador homeostático da função neuronal. (BETZ; LAUBE, 2006; ITO; CHERUBINI, 1991; BECKER; BETZ; SCHRÖDER, 1993; CHATTIPAKORN; MCMAHON, 2002; MORI; GAHWILER; GERBER, 2002). A glicina atua como co-agonista de receptores NMDA (N‑metil-D‑aspartato), melhorando a cognição, sem gerar riscos de surgimento de convulsões ou neurotoxicidade; mecanismos pró-convulsivos são acionados com baixas concentrações de glicina através da ativação de receptores pré-sinápticos de glicina, enquanto a supressão da excitabilidade neural ocorre com altas concentrações extracelulares deste aminoácido. Logo, diminuições nas concentrações extracelulares de glicina favorecem o surgimento de convulsões e comprometem funções cognitivas. (SHEN et al., 2015; LABRIE; RODER, 2010; BERGERON et al., 1998; BLACK et al., 2009; MOHLER et al., 2008; YANG; SVENSSON, 2008; CHEN et al., 2014; KUBOTA et al., 2010; WINKELMANN et al., 2014; EICHLER et al., 2008; KIRCHNER et al., 2003). Mutações hereditárias que afetam a função destes receptores podem levar a descargas epileptiformes (DIXON; ZHANG; LYNCH, 2015; MACDONALD; KANG; GALLAGHER, 2010), bem como a inibição dos mesmos. Já sua ativação promove um efeito anticonvulsivo em hipocampo de roedores. (CHEN, 2014; POLLEN; LUX, 1966; STRAUB; KÖHLING; SPECKMANN, 1997; PETERSON; BOEHNKE, 1989; CHATTIPAKORN; MCMAHON, 2003; KIRCHNER et al. 2003). Os níveis extracelulares do aminoácido glicina em sinapses excitatórias e inibitórias são controlados por transportadores de glicina tipo 1 e tipo 2 (GlyT1 e GlyT2, respectivamente) nos terminais nervosos e células da glia, realizando o co- SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 35 transporte deste aminoácido juntamente com íons sódio para o interior da célula. (HARVEY; YEE, 2013; EULENBURG et al., 2005; HARVEY et al., 2008; SUPPLISSON; ROUX, 2002; AUBREY et al., 2007; LANE et al., 2006). Acerca do tratamento da epilepsia, estudos demonstraram que inibidores do GlyT1 podem ser usados como anticonvulsivantes em diferentes modelos (CROUCHER; BRADFORD, 1990, 1991; KALINICHEV et al., 2010; SOCALA et al., 2010). Figura 1 - Neurotransmissão glutamatérgica e glicinérgica com participação dos transportadores de glicina nas vias excitatória e inibitória. Fonte: Adaptado de Harvey (2013). Por outro lado, a sinalização GABAérgica (figura 2) perimite o influxo de íons carregados negativamente, como o cloreto, hiperpolarizando a célula neuronal e inibindo o disparo das crises. A depressão ou facilitação de sinapses GABAérgicas ou glutamatérgicas podem ser pró-convulsivantes dependendo do tipo de neurônio pós-sináptico envolvido. (BRACCI et al., 2001; LE DUIGOU; HOLDEN; KULLMANN, 2011; JANE; LODGE; COLLINGRIDGE, 2009; MÉNDEZ; BACCI, 2011). Devido a isso, quando se refere a epilepsias de origem genética, as mutações geralmente acomentem receptores do tipo canais iônicos, ainda que o nosso cérebro possua muitas proteções contra estes defeitos. Os mecanismos compensatórios funcionam SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 36 muito bem até que o organismo não consiga mais conter a situação, ocorrendo então uma convulsão. (EISENSTEIN, 2014). Figura 2 - Estrutura e localização dos receptores GABAA. Fonte: Adaptado de Jacob (2008). A fusão de vesículas contendo neurotransmissores com a membrana présináptica requer a participação de proteínas de ancoragem, onde mutações nestas proteínas estão também associadas com a epilepsia. (RAJAKULENDRAN; KASKI; HANNA, 2012; LAZAREVIC et al., 2013). Mecanismos como recaptação de neurotransmissores, dessensibilização de receptores, movimento dos receptores NMDA e GABAA dentro do neurônio e modificações pós-traducionais de subunidades de receptores afetam a afinidade da transmissão e aumentam a atividade da rede neuronal, relacionando-se com a epilepsia. (GOODKIN et al., 2008; NAYLOR et al., 2013). Redes de sinalização intracelular envolvendo óxido nítrico e outros mediadores também podem participar destas mudanças no balanço entre excitação e inibição (KOVÁCS et al., 2009; CHANG; WALKER; WILLIAMS, 2014). A neurotransmissão colinérgica (figura 3) também tem participação na epilepsia, onde a acetilcolina (ACh) é o mediador químico excitatório envolvido. Sua Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. estimulação promove uma ativação majoritária de receptores 37 colinérgicos muscarínicos no sistema nervoso central, em detrimento de uma ativação minoritária de receptores colinérgicos nicotínicos. (EGLEN, 2006; NATHANSON et al., 1999; OLNEY et al., 1983, 1986; PEPEU, 1983). Experimentos em roedores para indução de convulsões utilizam o agonista muscarínico pilocarpina, que ativa receptores metabotrópicos muscarínicos do tipo M1, promovendo uma cascata de sinalização intracelular excitatória com ativação da fosfolipase Cβ e consequentes lesões cerebrais e mudanças de comportamento. (NATHANSON, 2000; ABDUL-RIDHA et al., 2014; KRUSE et al., 2014; BRUNEAU; AKAABOUNE, 2006; TURSKI et al., 1989; MARINHO et al., 1997). No cérebro, processos como aprendizagem, memória, nocicepção e controle da temperatura são modulados por receptores muscarínicos, e o subtipo M1, pela predominância que tem em regiões do cérebro como hipocampo, córtex e estriado, estão intimamente envolvidos com a indução das convulsões, uma vez ativados por agonistas muscarínicos. (EGLEN, 2006; BUBSER et al., 2012; NEWMAN et al., 2012; OKI et al., 2005; HAMILTON et al., 1997). Figura 3 - Neurotransmissão colinérgica com ativação de receptores M1 e cascata de sinalização excitatória. Fonte: Adaptado de Jones (2012). SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 38 2.4.2 CITOCINAS INFLAMATÓRIAS E EPILEPSIA Apesar da epilepsia ser uma doença neurológica, sabe-se que o sistema imunológico possui estreita relação com a mesma. Estudos relatam alterações na expressão de citocinas em pacientes epilépticos, sendo isso visto também em modelos animais, bem como reações inflamatórias com papel na epileptogênese. (PLATA-SALAMÁN et al., 2000; RAVIZZA; VEZZANI, 2006; LEHTIMÄKI et al., 2007; VEZZANI et al., 2002; KALUEFF et al., 2004; BALOSSO et al., 2005). A influência destes mediadores inflamatórios na doença foi constatada através de pacientes resistentes às drogas anti-epilépticas convencionais, que tiveram o número de crises reduzido após iniciar o tratamento com anti-inflamatórios. (RIIKONEN, 2004; WIRRELL; FARRELL; WHITING, 2007). Os processos inflamatórios tem sido fortes componentes de problemas neurodenegenerativos agudos e crônicos, como acidente vascular cerebral e doença de Alzheimer. (GRIFFIN, 2006; ALLAN; TYRRELL; ROTHWELL, 2005). Induções elétricas e químicas da convulsão tem promovido uma liberação significativa de mediadores inflamatórios, os quais recrutam para o local da epileptogênese células inflamatórias, como granulócitos. (VEZZANI et al., 2011; FABENE et al., 2008; RAVIZZA et al, 2008). Um dos mecanismos pelos quais o quadro inflamatório contribui para o desencadeamento das crises é através do aumento da expressão de moléculas de adesão que possibilitam a migração de leucócitos pela barreira hemato-encefálica e de proteínas como a albumina, pelos mediadores inflamatórios. Estes componentes podem ativar a síntese de glutamato em células da glia, proporcionando um aumento na excitabilidade neuronal, necessário para o estabelecimento das crises (VEZZANI et al., 2011). As citocinas pró-inflamatórias mais comumente relacionadas a quadros epilépticos são a interleucina 1β (IL-1β), interleucina 6 (IL-6) e fator de necrose tumoral-α (TNFα). A IL-1β faz parte de uma família de citocinas que se ligam ao receptor de interleucina 1, onde ela é mais secretada entre todas, sendo o foco nos estudos de epilepsia. (PLATA-SALAMÁN, 2000; LEHTIMÄKI, 2003; SAYYAH et al., 2005; DUBÉ et al., 2005). Há relatos de aumento da expressão de RNAm da IL-1β em quadros de convulsão, confirmando seu envolvimento na excitotoxicidade e estresse oxidativo (VEZZANI, 2002; DE SIMONI et al., 2000; MOLDOFSKY et al., 1986; VIVIANI et al., 2003), sendo esta citocina encontrada, após a realização de SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 39 testes de indução de convulsão, em regiões do córtex cerebral, hipocampo e hipotálamo. (PLATA-SALAMÁN, 2000; MINAMI et al., 1990; DHOTE et al., 2007). Os mecanismos acerca do efeito pró-convulsivo desta citocina envolvem aumento da formação de óxido nítrico, inibição direta de receptores GABA A, aumento da função de receptores NMDA e inibição do efluxo de íons potássio, sendo todos estes eventos excitatórios e geradores da crise convulsiva. (VIVIANI, 2003; MILLER et al., 1991; WANG et al., 2000; MEINI et al., 2000; ZHU et al., 2006). A interação da IL-1β com seu receptor leva à ativação de esfingomielinases e quinases no hipocampo, ativando receptores NMDA e causando excitabilidade neuronal. (BALOSSO et al., 2008). Além disso, a inibição da recaptação de glutamato por células gliais e potencialização da sinalização glutamatérgica excitatória também é atribuída à IL-1β. (LI et al., 2011). A IL-6 é uma citocina multifuncional com receptor próprio, importante para o desenvolvimento normal do SNC. (LI et al., 2011; KISHIMOTO et al., 1995). Após crises convulsivas, sua expressão aumenta em áreas como hipocampo, córtex, giro denteado, amigdala e meninges. Esta regulação positiva é vista também após a execução de determinados modelos animais indutores de convulsão, como a estimulação elétrica. (VEZZANI et al., 2002). Já os relatos sobre aumento de expressão dos receptores de IL-6 estão restritos ao hipocampo. (LEHTIMÄKI et al., 2003; ROSELL et al., 2003). A administração experimental de IL-6 comprova seus efeitos pró-convulsivantes e neurotóxicos, havendo a potencialização das crises. (KALUEFF et al., 2004; CAMPBELL et al.,1993; SAMLAND et al., 2003; JONAKAIT, 2007). O TNFα corresponde a uma citocina presente em vias de sinalização envolvendo a morte celular programada e o sistema NF-κB (fator nuclear kappa B), através da ativação dos receptores p55 e p75, respectivamente. (LOETSCHER; STEINMETZ; LESSLAUER, 1991; MUKAI et al., 2009; NATOLI et al., 1997; ZHUANG et al., 1999; SHENG et al., 2005). Animais que passaram pelo teste do kindling apresentaram altos níveis desta citocina no córtex piriforme, parietal, préfrontal, amigdala e hipocampo. (PLATA-SALAMÁN et al., 2000; GODLEVSKY et al., 2002). Atividades pró e anticonvulsivantes são atribuidas ao TNFα, dependendo dos receptores envolvidos, onde p55 parece estar relacionado à atividade próconvulsiva, enquanto p75 promove proteção. (BALOSSO et al., 2005). O que ainda não se explica claramente é o por quê da via neurotóxica se sobressair em relação à SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 40 anticonvulsivante. A via de sinalização dos receptores p55 com ativação de mecanismos pró-apópticos pode explicar a morte neuronal em decorrência das convulsões. (SHINODA et al., 2003). 2.4.3 HOMEOSTASE NEURONAL Os neurônios tem a capacidade de regular sua excitabilidade, que fica comprometida frente à perda neuronal por lesões cerebrais ou doenças degenerativas. Este quadro também desencadeia a epilepsia. Sendo assim, em situações de alta atividade neuronal, a condutância excitatória é diminuída, enquanto a inibitória é aumentada. Ocorre o inverso frente a uma diminuição da excitação neuronal. (O’LEARY; WYLLIE, 2011). Isto explica por que a maioria das pessoas não desenvolve epilepsia após um dano cerebral grave: o organismo busca meios homeostáticos endógenos para regular a excitabilidade neuronal. Da mesma forma, uma falha nestes mecanismos regulatórios leva o paciente a apresentar as crises. (FREY, 2003; VOLMAN; BAZHENOV; SEJNOWSKI, 2011; PRINCE; PARADA; GRABER, 2012). Estes mecanismos homeostáticos ainda não são bem compreendidos, embora se saiba que os neurônios podem alterar seu conteúdo de proteínas de membrana dependentes de voltagem para acionar ou inibir o disparo convulsivo. Inclusive também não se sabe ainda de que forma as convulsões interferem na homoestase neuronal. A dificuldade na obtenção destas respostas pode ser amenizada através das epilepsias genéticas, uma vez que genes com mutações relacionadas à epilepsia também estão presentes na sinalização intracelular, podendo estar envolvidos neste circuito homeostático. (RAN et al., 2014). 2.4.4 DOENÇA MULTICAUSAL Pesquisas sobre o mecanismo da epileptogênese do ano de 2006 reportam cerca de 13 genes relacionados à epilepsia, onde todos codificavam canais iônicos. Uma atualização desta informação relata a descoberta de mais de 400 genes associados à doença. (MCNAMARA; HUANG; LEONARD, 2006; RAN et al., 2014). O fato é que a ideia de que as mutações estão sempre associadas a genes que Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 41 codificam canais iônicos não é verdadeira, uma vez que a maior parte delas não tem relação com vias inibitórias e excitatórias, havendo a necessidade de mais estudos sobre estas alterações genéticas relacionadas à epilepsia. Outros caminhos podem ser percorridos, como o da sobrevivência dos neurônios, já que doenças neurodegenerativas agravam o quadro epiléptico por instabilidade na rede neuronal. (GIRARD et al., 2013; CHABROL; CAILLAUD; MINASSIAN, 2013). Uma das possibilidades que explicam o surgimento das epilepsias está nos raros altos níveis de atividade neuronal, formando um circuito desequilibrado. Isto pode ocorrer, por exemplo, através de mutações em determinadas vias relacionadas a malformações cerebrais, como PI3K (fosfatidilinositol-3-quinase), mTOR (proteína alvo da rapamicina em mamíferos) e IGF (fator de crescimento semelhante à insulina), displasias corticais focais, esclerose tuberosa e hemimegalencefalia, resultando em um quadro epiléptico. (GUERRINI; DOBYNS, 2014; MIRZAA; PODURI, 2014; BERDICHEVSKY et al., 2013; LASARGE; DANZER, 2014; WONG, 2013). Outros mecanismos responsáveis pela excitação neuronal são a desregulação da concentração de determinados íons nos espaços intra e extracelular, sendo os principais: potássio, cálcio, prótons e cloreto. (FISHER et al., 1976; STALEY; SOLDO, B.L.; PROCTOR, 1995; RANSOM; RANSOM; SONTHEIMER, 2000; RAIMONDO et al., 2013). Mutações nos genes que codificam proteínas envolvidas na homeostase iônica, que estão amplamente distribuídas no cérebro, podem estar associadas com a epilepsia. (VEERAMAH et al., 2013; RAJAKULENDRAN; KASKI; HANNA, 2012; DENG; XIU; SONG, 2014). Assim, percebe-se que diferentes vias podem levar ao desencadeamento desta patologia excitatória de auto-reforço. (STALEY, 2015). 2.5 FARMACOTERAPIA ANTICONVULSIVANTE O tratamento para os mais diversos tipos de convulsões tem ocorrido, nas últimas três décadas, através da inserção de mais de 15 drogas anti-epilépticas de terceira geração, porém, infelizmente, cerca de 20 a 30% dos pacientes epilépticos não respondem adequadamente a estes medicamentos. (LÖSCHER; SCHMIDT, 2011; SILLANPÄÄ; SCHMIDT, 2006; BRODIE et al., 2012). Outra informação relevante acerca da limitação da farmacoterapia vigente é a de que estas drogas Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 42 parecem apenas suprimir sintomaticamente as convulsões depois que elas ocorrem, não prevenindo o desenvolvimento da doença antes da primeira crise. (TEMKIN, 2009; SCHMIDT; SILLANPÄÄ, 2012). Estes fármacos também apresentam potencialidade no tratamento condições não-epilépticas, como enxaquecas, dor neuropática e transtorno bipolar. Tem utilização contra tremores, distonia, esquizofrenia, sindrome das pernas inquietas, dependência de álcool e estresse pós-traumático. (ROGAWSKI; LÖSCHER, 2004). Para que uma droga configure-se como anti-epiléptica, a mesma deve atingir um ou mais alvos no cérebro. Alguns destes incluem, canais iônicos, transportadores de neurotransmissores e enzimas metabólicas neurotransmissoras, os quais, devidamente estimulados, promovem uma diminuição da excitabilidade e sincronismo neuronal, impedindo a propagação dos disparos para locais distantes e o comportamento convulsivo. (ROGAWSKI; LÖSCHER, 2004). Essas abordagens no tratamento da epilepsia consistem em encontrar as causas moleculares das convulsões, direcionando as novas drogas nestes alvos. Para tanto, a utilização de testes não clínicos na descoberta destes fármacos tem se mostrado bemsucedida, contribuindo para o desenvolvimento de drogas anti-epilépticas clinicamente eficazes. (LÖSCHER; SCHMIDT, 2011; WHITE et al., 2006; BIALER; WHITE, 2010). As atuais drogas anti-epilépticas não são capazes de reverter a epilepsia resistente a medicamentos, além do alarmante fato de que, cientificamente, não foram feitos grandes avanços no controle das convulsões desde a introdução de fármacos como valproato e carbamazepina no mercado, ao longo dos últimos 50 anos. (LÖSCHER; SCHMIDT, 2011; BEYENBURG; STAVEM; SCHMIDT, 2010). Isto impacta negativamente na terapia da doença, uma vez que médicos e pacientes ficam cada vez menos interessados em utilizar as novas e caras drogas recentemente desenvolvidas. No quadro 1 foram listadas as características de algumas drogas antiepilépticas presentes no mercado. SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 43 Quadro 1 - Principais características de algumas drogas anti-epilépticas. (continua) Empresa/ Droga Ano de Mecanismo de ação Indicações Possivelmente, Convulsões potenciação tônico-clônicas GABAérgica generalizadas Limitações aprovação Primeira geração Brometo de potássio Dow / 1857 Atualmente, utilizado apenas como adjuvante; promove sedação CCPG, Fenobarbital Bayer / Potenciação 1912 GABAérgica sedação, Indutor enzimático; desordens de hipersensibilidade ansiedade e cutânea do sono Indutor enzimático; hipersensibilidade ParkeFenitoína Davis/ Bloqueio dos canais Pfizer / de sódio cutânea; não utilizada CCPG para crises de ausência ou 1938 convulsões mioclônicas Sonolência; perda de ParkeEtossuximida Davis/ Bloqueio dos canais Crises de Pfizer / de cálcio tipo T ausência 1958 apetite; náusea; vômito; episódios psicóticos; depressão; insônia SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 44 (continuação) Droga Empresa/ Ano Mecanismo de de aprovação ação Indicações Limitações Segunda geração Diazepam Roche / 1963 Potenciação GABAérgica Disordens Atualmente, utilizado convulsivas, apenas como status adjuvante e em epilepticus, casos de ansiedade, emergência; abstinência de promove sedação e álcool leva à tolerância Indutor enzimático; CCPG, dor Carbamazepina Novartis / Bloqueio dos canais trigeminal e 1964 de sódio doença bipolar hipersensibilidade cutânea; não utilizada para crises de ausência ou convulsões mioclônicas Potenciação Valproato Sanofi/Abbott / 1967 GABAérgica, CCPG, crises inibição de de ausência, receptores NMDA, enxaqueca, bloqueio de canais transtorno de sódio e cálcio bipolar Inibidor enzimático; potencial teratogênico; ganho de peso tipo T (continuação) SALGADO, P.R.R. Droga Fundamentação Teórica Empresa/ Ano de Mecanismo de aprovação ação Indicações 45 Limitações Terceira geração Espasmos Vigabatrina Sanofi/Lundbeck/ Potenciação infantis, 1989 GABAérgica adjuvante para CPC Não é utilizada para crises de ausência ou mioclônicas; perda de visão; ganho de peso CCPG, síndrome de Lamotrigina GlaxoSmithKline/ Bloqueio dos Lennox- 1990 canais de sódio Gastaut, transtorno Indutor enzimático; hipersensibilidade cutânea bipolar Indutor enzimático; hipersensibilidade Oxicarbazepina Novartis / 1990 Bloqueio dos Convulsões canais de sódio parciais cutânea; não utilizada para crises de ausência ou convulsões mioclônicas Atualmente, Gabapentina Parke-Davis/ Pfizer / 1993 Bloqueio dos canais de cálcio (subunidade α2δ) CCPG; neuralgia diabética e pós-herpética utilizado apenas como adjuvante; ganho de peso; não utilizada para crises de ausência e mioclônicas Potenciação Topiramato Janssen/Johnson & Johnson / 1995 GABAérgica, CCPG, Sonolência; inibição de síndrome de tonturas; pedras receptores Lennox- nos rins; problemas AMPA, bloqueio Gastaut, na fala; perda de de canais de enxaqueca peso sódio e cálcio (conclusão) SALGADO, P.R.R. Droga Fundamentação Teórica Empresa/ Ano de Mecanismo de aprovação ação Indicações 46 Limitações Terceira geração CCPG, Levetiracetam Modulação da CTCG, UCB Pharma / glicoproteína de EMJ,dor 2000 vesícula sináptica trigeminal e 2ª doença Não utilizado para crises mioclônicas ou de ausência bipolar Atualmente, Antagonista dos Perampanel Eisai / 2012 receptores AMPA (glutamato) utilizado apenas Convulsões como adjuvante; parciais não utilizado para crises mioclônicas ou de ausência Fonte: Löscher (2013). CCPG, crises convulsivas parciais e generalizadas; CTCG, crises tônico-clônicas generalizadas; EMJ, epilepsia mioclônica juvenil; CPC, crises parciais complexas; NMDA, N‑metil-D‑aspartato; AMPA, ácido α‑amino‑3‑hidroxi-5‑metil-4‑ isoxazolepropionico. Cada vez mais as novas abordagens anti-epilépticas buscam drogas que atuem nas causas moleculares das convulsões. Como exemplo, tem-se a pregabalina, com um importante papel no tratamento da epilepsia, pois age em um componente dos canais de cálcio. Outro alvo explorado tem sido os receptores AMPA para glutamato, que uma vez ativados promovem a excitabilidade neuronal e disparo das convulsões, sendo o perampanel o fármaco responsável por inibir este evento através desta via. (DAVIES et al., 2007; ROGAWSKI, 2011). São muitos os desafios existentes no desenvolvimento de novas drogas contra a epilepsia, entre eles: atravessar a barreira hemato-encefálica, ser uma molécula oral ativa e interagir com o receptor alvo, além da demora na aprovação destes produtos. O último fármaco aprovado foi o perampanel, adjuvante contra crises parciais. Outro promissor alvo é o sistema GABAérgico, cujo neurotransmissor GABA tem a capacidade de inibir neurônios que tendem a ficar no estado excitado durante uma crise epiléptica. Então, drogas que possam aumentar a disponibilidade deste neurotransmissor inibitório, como o valproato faz ou ligar-se diretamente aos Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 47 receptores GABAérgicos são consideradas potenciais anti-epilépticos. Pesquisas já estão sendo realizadas com esteroides neuroativos que se ligam a receptores GABAA, resultando na esperada inibição das convulsões. (CULLY, 2014; ROGAWSKI, 2011). O bloqueio dos canais de sódio, feito por exemplo pela fenitoina e carbamazepina, mostra-se eficaz contra convulsões tônico-clônicas por impedir a propagação dos impulsos através dos neurônios. (BRODIE et al., 2011). Os estudos também seguem na linha da descoberta dos mecanismos de ação de medicamentos já presentes no mercado, como o levetiracetam, que se liga à glicoproteína de vesícula sináptica 2A. Estas vesiculas possuem em seu interior vários neutronsmissores e o levetiracetam parece inibir as vesículas que contem neurotransmissores excitatórios, os quais contribuiriam para atividade descontrolada dos neurônios na epilepsia. (LYNCH et al., 2004). Buscando driblar os efeitos colaterais (tonturas e sonolência) destas substâncias, pesquisadores encontraram um fármaco capaz de se ligar mais fortemente à glicoproteína de vesícula sináptica, semelhante estruturalmente ao levetiracetam, chamado brivaracetam, que tem a vantagem de ser mais eficaz com doses mais baixas, reduzindo os efeitos colaterais. Atualmente esta droga está passando pelos testes clínicos de fase III. (MULA, 2014; VAN PAESSCHEN et al., 2013). Outras vias de extrema importância nesta área incluem: Via do mTOR: regula o crescimento, diferenciação, proliferação e metabolismo celular no cérebro. Mutações de perda de função em genes desta via estão associadas a problemas no desenvolvimento neuronal e em formas de epilepsia adquirida, como epilepsia do lobo frontal. (INOKI; CORRADETTI; GUAN, 2005; VEZZANI, 2012; RYTHER; WONG, 2012). Vias inflamatórias: evidências mostram que mediadores inflamatórios liberados por células do cérebro e do sistema imunológico tem relação com a origem das convulsões individuais e do processo de epileptogênese. (VEZZANI, 2008, 2011, 2013). Co-transporte cátion/cloreto: a transmissão GABAérgica pode ser alterada de inibitória para excitatória devido a mudanças na concentração intracelular de cloreto. Isto ocorre por um aumento na expressão de co-transportadores cátion/cloreto, tornando a via mediada por GABA excitatória, explicando o surgimento das convulsões. (LÖSCHER et al., 2013; DZHALA et al., 2005). Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. Ruptura da barreira hematoencefálica (BHE): lesões 48 cerebrais epileptogênicas tem relação com a disfunção da barreira hematoencefálica. Danos nesta microvasculatura promovem extravasamento de proteina sérica no córtex cerebral, o que ativa a cascata de sinalização do receptor do fator de crescimento transformante β (TGFβR) em astrócitos, causando inflamação local e aumento da excitabilidade neuronal. (FRIEDMAN; KAUFER; HEINEMANN, 2009; SHLOSBERG et al., 2010; HEINEMANN; KAUFER; FRIEDMAN, 2012; FRIGERIO et al., 2012; VEZZANI; FRIEDMAN; DINGLEDINE, 2013). Alvos genéticos e epigenéticos: a complexidade da epilepsia tem atraido as atenções para estudos de regulação transcricional para tratamento da doença, onde vias envolvendo fatores de transcrição e repressores transcricionais mostram-se promissoras. (PITKÄNEN; LUKASIUK, 2011; KOBOW et al., 2012; ROOPRA; DINGLEDINE; HSIEH, 2012; MCCLELLAND et al., 2011; JIMENEZ-MATEOS et al., 2012). Rede farmacológica: às vezes, atingir um único alvo não é suficiente para frear a doença, uma vez que redes epilépticas no cérebro tornam-a complexa e difícil de controlar. (BERTRAM et al., 1998; ENGEL et al., 2013). Logo, tratamentos que envolvam múltiplas vias com combinação de drogas podem ser mais efetivos do que focar em uma proteína alvo, por exemplo. (HOPKINS, 2008; AINSWORTH, 2011). Mecanismos de farmacoresistência: explicar as maneiras pelas quais ocorre a resistências às drogas anti-epilépticas ainda é um dos maiores desafios a serem elucidados, pois pouco se sabe acerca deste assunto. Uma das teorias levantadas sugere a participação de transportadores de efluxo na barreira hematoencefálica, impedindo a entrada dos fármacos. (LÖSCHER; POTSCHKA, 2005; SCHMIDT; LÖSCHER, 2005; REMY; BECK, 2006; SCHMIDT; LÖSCHER, 2009; POTSCHKA, 2012). Atualmente, apenas 5 ensaios clínicos estão sendo realizados para testar compostos anti-epilépticos inteiramente novos, sendo estes mostrados no quadro 2. Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 49 Quadro 2 - Novos tratamentos em fase de liberação. Droga Tipo de epilepsia Fase Alvo I / II GABAA Adultos com SAGE-547 status epilepticus super-refratário Empresa Sage Therapeutics US National Epilepsia PRX-00023 relacionada à II localização Receptores de serotonina Institute of Neurological Disorders and Stroke YKP3089 Crises parciais II Desconhecido Ganaxolone Crises parciais II GABAA III GABAA USL261 Aglomerados convulsivos SK Life Science Marinus Pharmaceuticals Upsher-Smith Laboratories Fonte: Cully (2014). Novas opções para o tratamento da epilepsia estão sendo estudadas com a finalidade de sanar os problemas ainda existentes. Espera-se, então, que o progresso na descoberta de novos alvos moleculares associado a um maior entendimento da doença incentive ainda mais as pesquisas e o financiamento das mesmas por parte das universidades e indústria farmacêutica. Dessa forma, os esforços irão convergir no sentido de buscar a cura ou a melhor qualidade de vida possível para o paciente epiléptico. 2.6 MONOTERPENOS E ATIVIDADE ANTICONVULSIVANTE Durante muito tempo as plantas medicinais tem sido uma importante fonte de substâncias com atividade farmacológica, testadas em ensaios clínicos ou com potencial para participar destes testes, onde muitas delas fazem parte da composição de medicamentos presentes no mercado. (ATANASOV et al., 2015; KINGHORN et al., 2011; NEWMAN; CRAGG, 2012; HARVEY, 2008, 2015). Entre 1981 e 2010, cerca de 34% dos novos medicamentos aprovados pela FDA (Food and Drug Administration) eram baseados em produtos naturais ou derivados deles, destacando quão promissoras estas moléculas são. (MISHRA; TIWARI, 2011; CARTER, 2011; CRAGG; NEWMAN, 2013). Raza e Chaudhary (2000) descreveram SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 50 a utilização de extratos de plantas para o tratamento da epilepsia em vários modelos animais. Estudo similar realizado por Ekstein e Schachter (2010), mostraram a utilização de terapias alternativas e complementares, incluindo a utilização de plantas medicinais, por pacientes epilépticos. Dentro desse contexto, os óleos essenciais, definidos como sendo metabólitos secundários odoríferos, complexos e obtidos a partir de matérias-primas vegetais (ASBAHANI et al., 2015) demonstram possuir uma série de atividades biológicas interessantes, tais como: antimicrobiana (PRAGADHEESH et al., 2013), antitumoral (HAMID; AIYELAAGBE; USMAN, 2011), antioxidante (SANCHEZVIOQUE et al., 2013), antidiabética (MISRA; DEY, 2013) e anti-inflamatória. (BARBIERI XAVIER et al., 2013). Além destas atividades, estudos realizados com cerca de 30 espécies de plantas também indicam positivamente o uso desta classe química como potenciais anticonvulsivantes com vantagens sobre a terapia antiepiléptica atual. (ALMEIDA, 2003, 2011). Um dos principais constituintes dos óleos essenciais são os monoterpenos, formados por duas unidades de isopreno, resultando em 10 átomos de carbono na sua estrutura. Estas substâncias terpênicas são voláteis e bastante encontradas em frutas cítricas, vegetais e especiarias, podendo assumir o formato cíclico ou linear. Os monoterpenos naturais e seus derivados também tem atribuídos a eles uma série de atividades farmacológicas, como antinociceptiva, antiarrítmica, antiespasmódica, anti-inflamatória, anti-tumoral e antioxidante. (TAN et al., 2016; BAKKALI et al., 2008; CHOI et al., 2000; KAMATOU et al., 2013; HEUBERGER et al., 2008; LIBROWSKI, 2005). Na terapia anticonvulsivante, alguns monoterpenos (figura 4) mostraram-se eficazes, como o timol (SANCHETI et al., 2014), carvona (DE SOUSA; NÓBREGA; DE ALMEIDA, 2007b; COSTA et al., 2012; MARQUES et al., 2014), timoquinona (HOSSEINZADEH & PARVARDEH, 2004), borneol (JIANG et al., 2015), linalol (DE SOUSA et al., 2010) e citronelol (DE SOUSA et al., 2006a), sugerindo-se inclusive a interação destas substâncias com canais de sódio dependentes de voltagem, estruturas com papel fundamental na geração do potencial de ação em neurônios e desenvolvimento da epilepsia. (OZ et al., 2015; SAVIO-GALIMBERTI; GOLLOB; DARBAR, 2012; PETERS; RUBEN, 2014). SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 51 Figura 4 - Monoterpenos com potencial anticonvulsivante. Fonte: Elaborado pelo autor. 2.7 MONOTERPENO EPÓXI-CARVONA E ESTEREOISÔMEROS O monoterpeno monocíclico epóxi-carvona (EC) é encontrado como componente do óleo essencial de plantas como Carum carvi (IACOBELLIS et al., 2005) e Kaempferia galanga (JIROVETZ et al., 2001), além de poder ser obtido por síntese orgânica. (KLEIN; OHLOFF, 1963). Este monoterpeno já possui relatos de atividade antimicrobiana, contra Staphylococcus aureus e Candida albicans (ARRUDA et al., 2006) e ação sobre o SNC (DE SOUSA et al., 2007c), como atividade antinociceptiva (ROCHA et al., 2013) e anticonvulsivante. (ALMEIDA et al., 2008). Diversas moléculas encontradas na natureza apresentam-se sob a forma de compostos quirais. A quiralidade está relacionada à geometria de moléculas que possuem orientação tridimensional bem definida, possuindo ao menos um átomo de carbono, enxofre, nitrogênio, fósforo ou silício assimétrico (átomo ligado a quatro ligantes diferentes), destacando-se entre elas os isômeros. (HOWLAND, 2009). Isômeros são substâncias que apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferentes propriedades. Dentro da sua classificação tem-se os isômeros Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 52 constitucionais, com mesma fórmula molecular, mas diferentes conectividades entre os átomos (MCCONATHY; OWENS, 2003) e os estereoiômeros, com mesma fórmula molecular, mesma conectividade entre os átomos, mas diferentes arranjos tridimensionais. (MCNAUGHT; WILKINSON, 1997; BRUICE, 2006). Os estereoisômeros ainda se subdividem em: Isômeros geométricos cis-trans (figura 5): quando dois grupos iguais estão do mesmo lado no plano espacial, tem-se a isomeria cis; quando estão em lados opostos, isomeria trans (SHRIVER; ATKINS; LANGFORD, 1991). Figura 5 - Exemplo de isomoria óptica cis-trans. Fonte: Adaptado de chemistry.tutorvista.com. Isômeros ópticos: moléculas capazes de girar o plano da luz polarizada. Atualmente chamado enantiomerismo, por apresentar enantiômeros (figura 6), compostos que representam imagens especulares não sobreponíveis. Enantiômeros puros são aqueles que apresentam apenas uma das formas quirais. (DERUITER, 2005; DAVIES; TENG, 2003; MCNAUGHT; WILKINSON, 1997). Dentro desta classificação também encontram-se os diastereoisômeros, que não representam imagens especulares um do outro e também não são sobreponíveis. (HUTT; O’GRADY, 1996). SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 53 Figura 6 - Molécula enantiomérica. Fonte: http://www.wikiwand.com/it/Enantiomero Uma abordagem resumida desta classificação é esquematizada na figura 7. Figura 7 - Classificação dos tipos de isômeros. Fonte: Adaptado de Anslyn e Dougherty (2005). Os enantiômeros possuem as mesmas propriedades físico-químicas (ponto de fusão, solubilidade, pKa), mas cada molécula enantiomérica desvia o plano da luz polarizada para direções opostas, sendo opticamente ativas. (MURRAY et al., 2012). Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 54 Essa característica reflete que, apesar de possuírem a mesma fórmula molecular, estas substâncias tem diferentes propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas. Alguns exemplos de alterações farmacocinéticas entre os estereoisômeros são: A absorção do metotrexato (antimetabólito) é melhor que a do D-metotrexato. A biodisponibilidade do esomeprazol (indicado para o tratamento de doenças ácido-pépticas) é maior do que a do omeprazol na forma racêmica. O anticoagulante S-varfarina liga-se mais extensivamente às proteinas plasmáticas do que a R-varfarina, afetando o volume de distribuição do fármaco, ocorrendo o mesmo com o anti-histamínico levocetirizina em relação ao seu dextroisômero. O anti-hipertensivo D-propranolol liga-se mais extensivamente às proteínas plasmáticas do que o L-propranolol. (KATZUNG; MASTERS; TREVER, 2009; BRUNTON et al., 2011; BALTES et al., 2001). Exemplos de mudanças na farmacodinâmica dos isômeros também podem ser citados: A forma D-propranolol é inativa, enquanto L-propranolol bloqueia receptores beta-adrenérgicos na sua ação anti-hipertensiva. Usado no tratamento da insuficiência cardíaca, os isômeros S(-) e R(+) tem a mesma potência no bloqueio de receptores alfa adrenérgicos. Apesar da potência farmacológica semelhante, S-timolol é um hipotensor ocular um pouco mais potente do que o R-timolol. O anti-hipertensivo labetalol é formulado como uma mistura racêmica de quatro isômeros, onde as formas (S,S) e (R,S) são inativas, a forma (S,R) é um potente bloqueador alfa-adrenérgico e a forma (R,R) é um potente bloqueador beta-adrenérgico. Atualmente, conhecendo-se as diferenças na potêcia farmacológica de estereosiômeros, o anti-asmático salbutamol é disponibilizado apenas na forma R-isomérica (levalbuterol). O analgésico, anti-inflamatório e anti-térmico S-ibuprofeno é ativo, enquanto a forma R-ibuprofeno é inativa. SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 55 A influência da quiralidade também pode ser vista para ferormônios, onde um enantiômero atrai os insetos enquanto o outro os repele. Diferentes potências anestésicas são observadas para os fármacos quirais halotano, enflurano e isoflurano. (KATZUNG; MASTERS; TREVER, 2009; BRUNTON et al., 2011; COTRONEO; STAGNO D’ALCONTRES, 1992). Além dessas características, mudanças na atividade farmacológica, inclusive no sentido de ocasionar sérias reações adversas, podem ser constatadas entre isômeros: A quinina é um anti-malárico, enquanto quinidina é um anti-arrítmico. Levometorfano é um potente analgésico opioide, enquanto dextrometorfano é um supressor da tosse. R-talidomida é um sedativo, já o isômero S-talidomida tem efeitos teratogênicos bem conhecidos. R-naproxeno tem utilização para artralgias, enquanto S-naproxeno é teratogênico. D-etambutol é um fármaco utilizado no tratamento da turbeculose. A forma Letambutol pode causar cegueira. A forma (S)(+)-cetamina provoca menos reações psicóticas e agitação e melhor analgesia e amnésia intraoperatória do que seu enantiômero. L-dopa é utilizada no tratamento da Doença de Parkinson, já o isômero Ddopa não tem utilização, uma vez que torna o indivíduo suscetível a infecções por causar deficiência de glóbulos brancos. (KATZUNG; MASTERS; TREVER, 2009; BRUNTON et al., 2011; AGRANAT; CANER; CADWELL, 2002; LIM, 2006). Estudos quimiosensoriais e bioquímicos já relataram o reconhecimento dessas moléculas quirais por sistemas de receptores e enzimas (NÓBREGA; SANTOS; DE ALMEIDA, 2010), comprovando assim as diferenças anteriormente descritas. Comparando-se com a mistura racêmica (mistura dos enantiômeros em igual proporção), a síntese de enantiômeros puros mostra-se muito mais vantajosa, pois estas substâncias são menos complexas e mais seletivas, diminuindo-se a possibilidade do surgimento de reações adversas. Além disso, o indivíduo é exposto SALGADO, P.R.R. Fundamentação Teórica 56 a uma menor quantidade da droga, o que é benéfico no sentido de afetar em menor escala diversos órgãos e sistemas, associando-se a isto o fato de que é mais fácil monitorar o perfil de fármacos enantiomericamente puros do que de misturas racêmicas. A indústria farmacêutica, compreendendo estas vantagens, já lançou no mercado uam série de fármacos na forma de enantiômeros puros, como o levosalbutamol (anti-asmático), escitalopram (antidepressivo), naproxeno (antiinflamatório) e alguns antibióticos. (CHHABRA; ASERI; PADMANABHAN, 2013; SLOVAKOVA; HUTT, 1999). Facilmente são encontrados em plantas os monoterpenos enantioméricos, com aplicações na indústria de cosméticos, alimentícia e farmacêutica. (GARCIA et al., 2008; HEUBERGER et al., 2008; KAMATOU; VILJOEN, 2008; DUMAN et al., 2010). O interesse no ramo da síntese de fármacos quirais a partir de plantas tem ganhado destaque e tem sido um desafio, até porque ainda há um grande número de compostos industriais que se dizem naturalmente idênticos, mas são racematos ou estão opticamente impuros. (KOZIOŁ et al., 2014). Diversos monoterpenos são opticamente ativos e a literatura relata o isolamento de formas enantioméricas puras a partir de diferentes fontes, por exemplo: (+)-carvona, no cominho (Carum carvi; Umbelliferae/Apiaceae); (-)carvona, na hortelã (M. spicata; Labiatae/Lamiaceae); (+)-limoneno e (-)-limoneno na hortelã-pimenta (M. piperita; Labiatae/Lamiaceae); (+)-α-pineno e (-)-α-pineno (KNOBLOCH et al., 1989) em pinho (espécies de Pinus; Pinaceae). As particularidades inerentes a estes estereoisômeros são percebidas inclusive nos receptores olfativos presentes no nariz. O odor característico de cominho deve-se à (+)-carvona, enquanto a (-)-carvona proporciona odor de hortelã. A forma isomérica (+)-limoneno apresenta odor de laranja e forma (-)-limoneno, odor de limão. (KOZIOŁ et al., 2014). Diferenças na atividades farmacológica também foram reportadas entre os enantiômeros monoterpênicos, como os isômeros (+)-limoneno e (-)-limoneno. O isômero (-)-α-pineno demonstrou ter um efeito antibacteriano melhor que a forma (+)-α-pineno, apesar de também ter apresentado um forte efeito espasmódico. (SULLIVAN, 1978; COTRONEO; STAGNO D’ALCONTRES, 1992; NÓBREGA; SANTOS; DE ALMEIDA, 2010; DUGO; DUGO; COTRONEO, 1992; CASTEEL, 1992). De Sousa e colaboradores (2007b) constataram que a (+)-carvona foi ativa em modelos animais de convulsão, enquanto a (-)-carvona foi inativa. Estes achados Fundamentação Teórica SALGADO, P.R.R. 57 não surpreendem, uma vez que o próprio ambiente biológico é quiral, proporcionando estas interações estereosseletivas. (GUARNACCIA; BOTTA; COSCIA, 1970). Diante disso, vê-se que estudos farmacológicos envolvendo monoterpenos estereoisoméricos são cada vez mais necessários. O monoterpeno EC, objeto de estudo deste trabalho, possui quatro isômeros (figura 8) obtidos a partir de enantiômeros da carvona, e cuja estereosseletividade psicofarmacológica permanece desconhecida. Logo, mostra-se pertinente uma avaliação comparativa do potencial anticonvulsivante destes estereoisômeros, possibilitando a observação do perfil farmacológico de cada um deles quanto às semelhanças e diferenças, tornando-os possíveis agentes anti-epilépticos no futuro. carvona. Figura 8 - Relação estereoisomérica entre os pares da epóxi-carvona. 1: (+)-cis-epóxicarvona; 2: (-)-cis-epóxi-carvona; 3: (-)-trans-epóxi-carvona; 4: (+)-trans-epóxi-carvona. O O O O Diastereoisômeros Enantiômeros 3 Enantiômeros 1 Diastereoisômeros O O O O Diastereoisômeros 2 Fonte: Adaptado de Salgado (2015). 4 Objetivos SALGADO, P.R.R. 60 3 OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GERAL Avaliar comparativamente o potencial anticonvulsivante dos estereoisômeros da epóxi-carvona, através de metodologias específicas comportamentais e moleculares em animais de laboratório. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Investigar, comparativamente, a eficácia anticonvulsivante dos estereisômeros da EC em modelos comportamentais agudos que envolvam estímulo químico e elétrico, pela via intraperitoneal. Avaliar as possíveis vias pelas quais ocorre esta atividade anticonvulsivante, uma vez que os modelos animais utilizados envolvem a participação dos sistemas GABAérgico, muscarínico, glicinérgico e canais iônicos de sódio. Verificar o potencial anti-epileptogênico das substâncias em estudo utilizandose o modelo animal comportamental do kindling ou abrasamento, através de administrações subconvulsivas de pentilenotetrazol durante 15 dias, em dias alternados. Quantificar os níveis das citocinas pró-inflamatórias IL-1β, IL-6 e TNFα presentes no hipocampo de camundongos tratados com os estereoisômeros da EC e submetidos ao teste do kindling. Realizar análise histopatológica do hipocampo de animais tratados com os estereoisômeros da EC e submetidos ao teste do kindling. SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 62 4 MATERIAL 4.1 Substâncias-teste (estereoisômeros da epóxi-carvona) Os estereoisômeros (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC foram sintetizados de acordo com o descrito na literatura (KLEIN; OHLOFF, 1963; VALEEV; VOSTRIKOV; MIFTAKHOV, 2009; LINDQUIST et al., 1985; SZAKONYI, 2008, 2011) e fornecidos pela equipe do prof. Dr. Damião Pergentino de Sousa, da Universidade Federal da Paraíba. 4.2 Animais Para a realização dos experimentos foram utilizados camundongos (Mus musculus) Swiss (figura 9), machos, com três meses de idade, pesando entre 25-35 g, provenientes do Biotério Prof. Dr. Thomas George da Universidade Federal da Paraíba. Os animais foram mantidos no biotério, em gaiolas de polietileno, contendo, no máximo, 20 camundongos por caixa, os quais permaneceram sob condições controladas de temperatura (21 ± 1 °C), com livre acesso a uma dieta de ração tipo pellets (Purina®) e água disponível em garrafas de polietileno. Os animais foram mantidos em ciclo claro/escuro de 12 horas, sendo a fase clara de 6:00 às 18:00 horas. Figura 9 - Camundongo (Mus musculus) Swiss. Fonte: http://www.unifenas.br/pesquisa/bioterio/animais.asp SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 63 4.3 Condições experimentais No dia do experimento, as gaiolas de polietileno, contendo quatro animais em cada, foram levadas à sala de experimentação, a fim de proporcionar uma adaptação ao novo ambiente, para minimizar possíveis alterações comportamentais. Os camundongos foram privados de ração 4 horas antes do experimento. As bancadas metálicas e os aparelhos utilizados foram higienizados com álcool 70%, entretanto, durante os testes, foi utilizado etanol com baixa graduação (10%), na tentativa de diminuir possíveis odores que possam interferir no comportamento dos animais. Todos os procedimentos experimentais aconteceram no período entre 12:00 e 17:00 horas, sendo previamente aprovados pelo CEUA - Comissão de Ética no Uso de Animais da UFPB, sob a certidão de nº 0109/2011. 4.4 Substâncias utilizadas Cloreto de sódio (Merck – E. U. A.); Cloridrato de pilocarpina (Sigma – E.U.A); Diazepam (Sigma – E.U.A); Etanol (IPeFarM / UFPB – Brasil); Estereoisômeros da epóxi-carvona (IPeFarM / UFPB – Brasil); Estricnina (Sigma – E.U.A); Formalina tamponada (IPeFarM / UFPB – Brasil); Hematoxilina-eosina (Sigma – E.U.A); Kit para dosagem de IL-1β, IL-6 e TNF-α (eBioscience – E.U.A); Pentilenotetrazol (Sigma – E.U.A); Solução tampão fosfato (Sigma – E.U.A); Tween 80 (Vetec – Brasil); Xilol (Sigma – E.U.A). SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 64 4.4 Preparação dos estereoisômeros da EC e demais substâncias As substâncias utilizadas foram preparadas minutos antes do início do teste, sendo dissolvidas em solução de cloreto de sódio 0,9%, e, quando necessário, adicionou-se Tween 80 (Polissorbato 80) com o objetvo de facilitar a solubilização. Os estereoisômeros da EC foram especificamente emulsionados com o auxílio de Tween 80 à 5% em solução de cloreto de sódio 0,9%. A escolha da dose dos estereoisômeros da EC utilizada nos experimentos (300 mg/kg) baseou-se em estudos prévios onde a mesma apresentou o melhor efeito farmacológico entre as demais doses testadas. Além disso, a DL 50 (dose letal que mata 50% dos animais) determinada foi de 923 mg/kg (ALMEIDA et al., 2008; DE SOUSA et al., 2007c; ROCHA et al., 2013), tornando a dose escolhida relativamente segura para a realização dos testes. As doses foram calculadas de forma a possibilitar a administração via intraperitoneal de 0,1 mL/10 g de peso do camundongo. 4.5 Aparelhagem Aparelho de eletrochoque auricular (ECT UNIT 7801-Ugo Basile), na figura 10; Citocentrífuga (Bio Research – E.U.A); Micrômetro digital (Great – Brasil); Microscópio óptico (Olympus – Japão); Leitor de microplaca ELISA (Titertek Multiskan Reader – E.U.A). Figura 10 - Aparelho de eletrochoque auricular máximo. Fonte: Santos (2008). SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 65 5 MÉTODOS O delineamento metodológico do estudo da atividade anticonvulsivante dos estereoisômeros da EC em camundongos está esquematizado na figura 11. Figura 11 - Resumo esquemático das metodologias anticonvulsivantes utilizadas no estudo comparativo envolvendo os estereoisômeros da EC. Fonte: Elaborado pelo autor. Material e Métodos SALGADO, P.R.R. 66 5.1 Avaliação da atividade anticonvulsivante dos estereoisômeros da EC 5.1.1 Teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ) Considerada uma das metodologias laboratoriais clássicas para triagem de novas drogas anticonvulsivantes, o teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol utiliza este agente químico como um indutor de convulsão e epileptogênese. (LÖSCHER; SCHMIDT, 1988; PEDERSEN et al., 2009; SAYYAH; NADJAFNIA; KAMALINEJAD, 2004). Este teste pode ser empregado para vários tipos de crises, desde as que envolvem crises generalizadas de ausência e crises mioclônicas até crises tônico-clônicas. (LÖSCHER, 2002a). Como resultado da administração do PTZ, há uma mioclonia súbita e involuntária (contração da cabeça e músculos faciais) seguida de convulsões tônicoclônicas generalizadas e mantidas. (HUOT; RADOUCO-THOMAS, 1973; RHODES; FRYE, 2004). O mecanismo pelo qual o PTZ atua envolve a inibição de canais iônicos GABAA para íons cloreto, promovendo um quadro excitatório. Além disso, registros eletrofisiológicos relacionam esta substância com canais iônicos de sódio e cálcio, aumentando as correntes de membrana e consequentemente a excitabilidade neuronal. (LÖSCHER, 1998; FAINGOLD, 1987). Para a realização deste experimento, seis grupos de oito camundongos receberam pela via intraperitoneal (i.p.) os seguintes tratamentos: solução tween 80 a 5% (veículo), (+)-cis EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC (todos na dose de 300 mg/kg) e diazepam (DZP) na dose de 4 mg/kg, droga padrão. Transcorridos 30 minutos dos pré-tratamentos, administrou-se em todos os animais o PTZ na dose de 75 mg/kg, i.p. Imediatamente após, os animais foram observados por um periodo de 15 minutos no tocante aos seguintes parâmetros: latência para a primeira convulsão e porcentagem de mortalidade. (ALMEIDA, 2006). SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 67 5.1.2 Teste das convulsões induzidas pela pilocarpina Por reproduzir bem os eventos da epilepsia do lobo temporal em humanos, este modelo animal é extensivamente utilizado, ajudando na compreensão dos mecanismos do processo convulsivo. A administração local ou sistêmica dessa substância em altas doses gera o chamado status epilepticus ou estado de mal epiléptico (EMP), uma crise duradoura que causa lesão cerebral similar a um quadro epileptogênico em humanos. (TURSKI et al, 1983; MATHERN et al., 1996). Esta lesão decorrente da injeção de pilocarpina ocasiona nos animais tratados um quadro de perda neuronal, gliose e degeneração vacuolar no hipocampo. (SANTOS et al., 2008; 2010). Alterações nos parâmetros neuroquímicos e histopatológicos associados à epilepsia também podem ser vistos através desta metodologia (FREITAS; DEJIANG; JORDAN, 2011). Apesar de ainda não se saber muito a respeito, o possível mecanismo desencadeador das crises convulsivas seria através da ativação de receptores muscarínicos, acionando uma cascata de sinalização intracelular que envolve fosfoinositídios, levando às alterações de comportamento (MARINHO et al., 1997; 1998). A pilocarpina atua também na região do hipocampo de roedores em enzimas como colina acetiltransferase (ChAT) e acetilcolinesterase (AChE). (FREITAS, 2010). Os animais foram então separados em seis grupos de oito camundongos, que receberam pela via intraperitoneal (i.p.) os seguintes tratamentos: solução tween 80 a 5% (veículo), (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC (todos na dose de 300 mg/kg) e diazepam (DZP) na dose de 4 mg/kg, considerado como droga padrão de ação antiepiléptica. Transcorridos 30 minutos dos pré-tratamentos, administrou-se em todos os animais a pilocarpina na dose de 400 mg/kg, i.p. Para comparar a severidade das convulsões entre os grupos, após a administração desse agente químico, procedeuse à observação dos seguintes parâmetros: surgimento de sinais colinérgicos periféricos (miose, diarreia, micção excessiva), movimentos estereotipados (lamber e cheirar a pata), tremores, convulsões, latência para o aparecimento das convulsões, latência de morte, status epilepticos e mortalidade. Cada animal foi observado Material e Métodos SALGADO, P.R.R. 68 durante um período de 1 hora. (ZHOU et al., 2008; SHIN et al., 2011; MORENO et al., 2015; CAVALHEIRO, 1996). 5.1.3 Teste das convulsões induzidas pela estricnina A estricnina possui ação convulsivante por atuar como antagonista seletivo competitivo dos receptores inibitórios de glicina pós-sinápticos localizados na medula espinhal, promovendo aumento da excitabilidade neuronal, causando as convulsões. (APRISON; LIPPKWITZ; SIMON, 1987; VOGEL, 2008). Observa-se apenas o desenvolvimento de crises tônicas nos animais tratados com estricnina. Os animais foram divididos em grupos de seis (n=8), recebendo os respectivos tratamentos pela via intraperitoneal: solução tween 80 a 5% (veículo), (+)-cis EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC (todos na dose de 300 mg/kg) e DZP na dose de 4 mg/kg, droga padrão de ação antiepiléptica. Transcorridos 30 minutos dos pré-tratamentos, administrou-se em todos os animais uma solução de estricnina na dose de 20 mg/kg, i.p. Comparou-se o perfil dos estereoisômeros nesta metodologia através da observação dos seguintes parâmetros: latência para surgimento da primeira convulsão, latência para morte, porcentagem de animais que exibiram convulsão e porcentagem de mortalidade. (IDRIS; SULE; SALLAU, 2010; WIELAND et al., 1995). 5.1.4 Teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo (EAM) Inicialmente descrito por Putnam e Merritt (1937), esta metodologia, assim como as anteriormente descritas, avalia potenciais drogas com ação anticonvulsivante. Essa metodologia tem ampla utilização a drogas que atuam em canais de sódio, como carbamazepina e fenitoina. (MELDRUM, 1996; 2002). Baseiase na aplicação de pulsos elétricos repetitivos, o que induz e mimetiza em diferentes estruturais neuronais crises generalizadas do tipo tônico-clônicas. (LÖSCHER; FASSBENDER; NOLTING, 1991; LUSZCZKI et al., 2010). Nesse experimento foram utilizados seis grupos (n=8) que receberam pela via intraperitoneal: solução tween 80 a 5% (veículo), (+)-cis EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 69 e (-)-trans-EC (todos na dose de 300 mg/kg) e fenitoina na dose de 25 mg/kg (droga padrão). Transcorridos 30 minutos dos pré-tratamentos, aplicou-se um estímulo elétrico (0,5 mA, 150 pulsos/segundo, duração de 0,5 segundo) através dos eletrodos com clipes auriculares nos camundongos. Os parâmetros avaliados foram: o número de animais que apresentaram convulsões tônicas (extensões completas dos membros posteriores), duração das convulsões e porcentagem de mortalidade (PRAVEEN et al., 2013; TORTORIELLO; ORTEGA, 1993). 5.1.5 Modelo de epilepsia do abrasamento (“kindling”) O “kindling” ou abrasamento consiste em um modelo crônico de epilepsia onde um estímulo químico subconvulsivante é administrado de forma repetitiva, podendo levar a uma amplificação progressiva das convulsões e consequente atividade convulsiva generalizada. (MCNAMARA, 1984). Segundo Goddard (1969), aplicações de estímulos elétricos subconvulsivos em ratos causava convulsões crescentes, assim como visto para alguns tipos de epilepsia. Isso ocorre devido a mudanças duradouras no cérebro proporcionadas por esse teste. Este quadro também foi observado com a administração de doses subconvulsivantes (20-40 mg/kg; i.p.) intermitentes de PTZ, resultando no desenvolvimento de convulsões generalizadas em roedores. (IZQUIERDO et al., 1975; BECKER et al., 1992). Esses estímulos repetitivos, tanto de origem química quanto elétrica, são chamados de abrasamento, uma vez que através deles tem-se o desenvolvimento de crises espontâneas que podem ocorrer mesmo após dias ou meses da estimulação inicial. (KARLER et al., 1989; LÖSCHER, 2002b). Essas convulsões podem acompanhar o animal por toda a vida, fazendo com que esse teste avalie a epilepsia e epileptogênese. (MELDRUM & ROGAWSKI, 2007). O abrasamento químico é mais fácil de ser realizado do que o elétrico, já que não emprega implantação de eletrodos ou cirurgia, tornando-o um método escolhido com maior frequencia. As substâncias que podem ser utilizadas nesse experimento são antagonistas GABAérgicos (PTZ, bicuculina, picrotoxina), N-metil-D-aspartato e cocaína. Por ser um modelo clássico de bloqueio de uma via inibitória gerando SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 70 convulsões severas, o abrasamento através do PTZ é a metodologia mais utilizada entre as existentes. (ORLOFF; WILLIAMS; PFEIFFER, 1949; DHIR, 2012). Para a realização desse experimento, os animais foram divididos em 5 grupos (n=10), recebendo pela via i.p.: solução tween 80 a 5% (veículo), (+)-cis-EC, (-)-cisEC (ambos na dose de 30 mg/kg) e DZP na dose de 4 mg/kg (droga padrão). Trinta minutos após os respectivos tratamentos, administrou-se nos animais uma dose subconvulsiva de PTZ (35 mg/kg). Após cada injeção de PTZ, os animais foram observados durante 30 minutos, sendo o comportamento enquadrado em uma escala de acordo com os seguintes critérios: nível 0 (nenhuma resposta); nível 1 (movimento involuntário das orelhas e mandíbulas); nível 2 (1 a 10 espasmos mioclônicos); nível 3 (acima de 10 espasmos mioclônicos); nível 4 (convulsão clônica generalizada); nível 5 (convulsão tônico-clônica generalizada e status epilepticus) e nível 6 (convulsão seguida de morte do animal). Foram feitos 7 tratamentos subconvulsivos, em dias alternados, onde a cada tratamento os referidos parâmetros eram registrados. No oitavo tratamento, os animais receberam a maior dose de PTZ (75 mg/kg) e foram avaliados em relação aos mesmos parâmetros citados anteriormente. (DHIR, 2012). A figura 12 esquematiza o cronograma de tratamentos. Figura 12 - Cronograma de administração do PTZ no teste do “kindling” ou abrasamento. Os tratamentos são realizados em dias alternados, sendo este um modelo epileptogênico. Fonte: Adaptado de Dhir (2012). SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 71 5.1.5a Quantificação de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, IL-6 e TNFα) no hipocampo a partir do teste do “kindling” No último dia do teste do “kindling”, após os devidos tratamentos e observações, todos os animais foram sacrificados utilizando-se uma gilhotina, os encéfalos foram retirados e colocados sobre uma superfície com gelo. Com o auxílio de uma pinça de microdissecação, a camada cortical foi aberta para os lados, expondo a região do hipocampo, que foi retirada. Finalizando-se a etapa de dissecação, o hipocampo retirado foi colocado em papel alúmino devidamente identificado e pesado, sendo imediatamente acondicionado em freezer a -80ºC para posterior utilização. (PAXINOS; WATSON, 1998). Para realizar o ensaio de ELISA, onde serão quantificadas as citocinas próinflamatórias objeto deste estudo, o tecido cerebral (hipocampo) foi homogeneizado em tampão fosfato de sódio (pH 7,4; 0,05M). Os homogenatos foram centrifugados a 18.200g por 30 minutos a 4ºC, e, logo em seguida, o sobrenadante foi coletado e estocado a -80ºC para posterior análise. (OBUCHOWICZETAL et al., 2006). A determinação dos níveis das citocinas pró-inflamatórias IL-1β, IL-6 e TNF-α foi realizada a partir do sobrenadante do homogenato dos hipocampos dos animais, utilizando-se kit de ELISA de acordo com o protocolo especificado pelo fabricante (BIOSCIENCE, Inc. Science Center Drive, San Diego, CA-USA). De forma suscinta, placas de ELISA de 96 poços (NUNC-Immuno™) foram sensibilizadas com o anticorpo de captura, anti-IL-1β, anti-IL-6 e anti-TNF-α e incubadas durante a noite a 4°C. No dia seguinte, utilizou-se a solução de bloqueio (PBS contendo 10% de SFB) nos sítios inespecíficos por uma hora. Novamente, as placas foram lavadas em PBST e adicionou-se 50 μL das amostras e diferentes concentrações das citocinas recombinantes. As placas foram novamente incubadas por uma noite a 4°C. Em sequência, os poços foram lavados e uma mistura de anticorpos biotinilados secundários foi adicionada. Após a incubação por 1 hora, estreptavidina conjugada com a proteína fluorescente, R-ficoeritrina (estreptavidinaRPE) foi adicionada aos poços da placa e então incubada por 30 minutos. Após a lavagem para remoção dos reagentes não aderidos, adicionou-se a placa uma solução tampão sheath fluid (Luminex®, MiraiBio, Alameda, CA). Em sequência, realizou-se a leitura em leitor de microplaca (MICROPLATE READER SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 72 versa Max, tunable, BN 2529 Molecular Devices) a 450 nm. As quantidades de citocinas foram calculadas a partir das curvas-padrão e expressos como quantidade total por mililitro (pg/mL). 5.1.5b Análise histopatológica de hipocampo a partir do teste do “kindling” Ao término do teste do “kindling”, nem todos os hipocampos dos animais sacrificados foram utilizados para quantificação de citocinas pró-inflamatórias. Alguns (n=3/grupo) permaneceram intactos, sendo fixados em formalina 10% e estocados para posterior análise histopatológica utilizando o corante hematoxilinaeosina (HE). A descrição das etapas subsequentes correspondente ao preparo do material histológico dá-se da seguinte forma (ROSS; PAWLINA, 2012; JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2008): Desidratação: inicialmente, o tecido passou pelo processo de desidratação para evitar a retração do tecido e consequentemente lesões estruturais irreversíveis. Este processo consiste em imergir os cassetes contendo os órgãos em uma concentração crescente de álcool etílico. Diafanização ou clarificação: o material foi então imerso duas vezes no xilol com duração de 1 h cada imersão. O xilol, por suas propriedades químicas lipofílicas, funciona como solvente da parafina e ao mesmo tempo como desalcolizante. Impregnação: o material histológico foi banhado duas vezes em parafina, préaquecida no dispensador, cada banho com duração de 1 hora. Devido ao calor, o xilol evapora e os espaços anteriormente ocupados ficam livres. Emblocagem: após a impregnação, o material histológico foi colocado em formas com parafina oriunda do seu dispensador. Após a imersão do material em parafina, cada fôrma foi deixada ao ar livre para solidificação da parafina e a obtenção dos blocos. Microtomia: as amostras nos blocos foram retiradas das formas, e foram realizados os cortes histológicos no micrótomo. Os blocos de parafina contendo as amostras foram seccionados pela navalha do micrótomo em cortes de aproximadamente 5µm de espessura. Os cortes foram levados ao banho maria a uma temperatura em torno de (39 – 40ºC). SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 73 Pescaria: Com auxílio de uma lâmina, foi pescado o corte na fita de parafina no banho-maria. A fim de facilitar a aderência à lâmina, adiciona-se ao banho albumina ou gelatina. Em seguida, as lâminas foram colocadas na estufa (60 ºC) por 10 minutos para secagem. Coloração e montagem da lâmina: com os cortes aderidos às lâminas, o processo de coloração foi realizado com o corante hematoxilina-eosina (HE) para análise da estrutura tecidual (presença ou ausência de morte celular) como também os corpúsculos característicos do modelo da doença utilizado. Em seguida, foi realizada a montagem das lâminas com colocação de lamínulas. Como meio de montagem foi utilizado o bálsamo do canadá. Captura das imagens: As fotografias digitais foram capturadas pela câmera Moticam 5.0 MP acoplada ao microscópio óptico. A análise histológica foi realizada com o software ImageJ (Fiji version 1.46r, de domínio público, o programa de processamento de imagens baseado em Java desenvolvido no Instituto Nacional de Saúde para o Macintosh). Para quantificação da lesão neuronal vista a partir da análise histolopatológica do hipocampo, criou-se um escore neuronal, o qual consiste em pontuações que variam de 0 a 4 pontos. Os parâmetros avaliados a partir dos quais foram gerados os escores, foram: neurônios de aparência normal, ou seja, que possuem contornos nucleares presentes com nucléolos claros; morte celular, sendo esta por necrose ou apoptose; presença de processo inflamatório, sendo neste quesito avaliado a presença de células inflamatórias e por fim, edema. Quando presente uma dessas características, soma-se 1 ao escore do animal, totalizando 4, caso estejam presentes todas as lesões. (FANG; LEI; 2010). 5.2 Análise estatística Os resultados foram analisados utilizando o método de Análise de Variância (ANOVA) “one-way” seguido do teste de Tukey ou Newman-Keuls para comparação entre as médias. Fischer foi utilizado para realização de análises de contingência 2x2. Os dados foram analizados utilizado-se o programa Graph Pad Prism, versão 5.0 (GraphPad Sotware Incorporated, San Diego, CA, USA) e foram expressos como SALGADO, P.R.R. Material e Métodos 74 média ± e.p.m (erro padrão da média), sendo os valores considerados significativos, quando apresentassem um nível de significância (p) menor que 0,05. Resultados SALGADO, P.R.R. 76 6 RESULTADOS 6.1 Avaliação da atividade anticonvulsivante dos estereoisômeros da EC 6.1.1 Teste das convulsões induzidas pelo PTZ No teste agudo das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol, os 4 isômeros da epóxi-carvona testados, na dose de 300 mg/kg, aumentaram significativamente a latência para surgimento da primeira convulsão (gráfico 1). Os dados são os seguintes: (+)-cis-EC (900,0 ± 0,0s); (-)-cis-EC (763,3 ± 69,2s); (+)trans-EC (791,1 ± 108,9s) e (-)-trans EC (743,0 ± 83,7s), comparados com o grupo controle que recebeu o veículo (59,0 ± 3,5s). Resposta similar aos grupos tratados com os isômeros foi vista nos animais que receberam a substância padrão diazepam, na dose de 4 mg/kg (900,0 ± 0,0s). Gráfico 1 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol em camundongos (n=8/grupo). 1000 *** L a t ê n c ia ( s ) 800 *** *** *** *** C o n tro le ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 600 ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( - ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 400 D ia z e p a m ( 4 m g /k g ) 200 0 T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). Na tabela 5 tem-se os dados relacionados às mortes dos animais, após os tratamentos. Não foram registradas mortes nos grupos tratados com os SALGADO, P.R.R. Resultados 77 estereoisômeros da EC (300 mg/kg) e com a droga antiepiléptica padrão, diazepam (4 mg/kg), ao contrário do que se observou no grupo tratado com o veículo. Tabela 5 - Efeito dos estereoisômeros da EC e do diazepam sobre a porcentagem de mortalidade após o teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol em camundongos (n=8/grupo). Grupos Dose mg/kg Mortalidade (%) Controle (Tween 5%) 50 Diazepam (padrão) 4 (i.p.) 0*** (+)-cis-EC 300 (i.p.) 0*** (-)-cis-EC 300 (i.p.) 0*** (+)-trans-EC 300 (i.p.) 0*** (-)-trans-EC 300 (i.p.) 0*** Fonte: Elaborado pelo autor. Teste exato de Fisher, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). 6.1.2 Teste das convulsões induzidas pela pilocarpina Os resultados das alterações comportamentais induzidas pela administração de pilocarpina (400 mg/kg) nos animais tratados com os estereoisômeros (300 mg/kg), veículo e diazepam (4 mg/kg) estão agrupados na tabela 6. Todos os animais apresentaram sinais colinérgicos periféricos, com destaque para os grupos tratados com (+)-trans-EC (50%) e (-)-trans-EC (50%), ambos na dose de 300 mg/kg, que apresentaram uma redução na porcentagem dos animais que exibiram estes sinais. O grupo controle e o grupo tratado com os estereoisômeros na dose de 300 mg/kg tiveram convulsões (100%), enquanto o grupo tratado com diazepam (4 mg/kg) apresentou uma porcentagem menor neste parâmetro (12,5%). A porcentagem de morte foi alta nos animais que receberam veículo (100%) e (-)-cisEC (100%). Já os animais que receberam diazepam (4 mg/kg), não morreram durante o experimento. Todos os animais exibiram tremores, sendo essa porcentagem menor nos grupos (+)-trans-EC e (-)-trans-EC (50%). Em relação ao surgimento do status epilepticus, o grupo tratado com (+)-cis-EC (0%) não apresentou este parâmetro, já o grupo controle que recebeu veículo teve 100% de exibição desse princípio. Todos os grupos apresentaram movimentos estereotipados decorrentes da adiministração de pilocarpina (400 mg/kg), com exceção do grupo padrão, que recebeu diazepam na dose de 4 mg/kg (0%). Resultados SALGADO, P.R.R. 78 Tabela 6 - Efeito dos estereoisômeros da EC no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). Grupos SCP (%) ME (%) Tremores (%) Convulsões (%) SE (%) Mortalidade (%) Controle 100 100 100 100 100 100 (Tween 5%) Diazepam (4 100 0 50*** 12,5*** 0*** 0*** mg/kg) (+)-cis-EC 100 50*** 100 100 0*** 75*** (300 mg/kg) (-)-cis-EC 100 100 100 100 50*** 100 (300 mg/kg) (+)-trans-EC 50*** 100 50*** 100 50*** 50*** (300 mg/kg) (-)-trans-EC 50*** 100 50*** 100 50*** 50*** (300 mg/kg) Fonte: Elaborado pelo autor. SCP: Sinais Colinérgicos Periféricos; ME: Movimentos Estereotipados; SE: Status epilepticus. Teste exato de Fisher, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). A latência para a primeira convulsão (gráfico 2) aumentou significativamente nos 4 estereoisômeros da EC (300 mg/kg): (+)-cis-EC (846,6 ± 35,5s); (-)-cis-EC (890,8 ± 76,2s); (+)-trans-EC (1044 ±49,1s); (-)-trans-EC (888,4 ± 78,3s) em relação ao grupo controle (429,3 ± 25,4s). Resultado similar foi observado na latência de morte dos animais (gráfico 3), onde os tratados com (+)-trans-EC (2896 ± 343,3s) e (-)-trans-EC (2345 ± 478,0s), ambos na dose de 300 mg/kg, tiveram esse parâmetro aumentado em comparação com o grupo controle (817.6 ± 22,3s). Os estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC (300 mg/kg) não levaram ao aumento significativo deste parâmetro. Outro dado interessante é que, para este parâmetro, (+)-trans-EC (2896 ± 343,3s) aumentou significativamente a latência de morte dos animais em relação à substância (-)-cis-EC (1136 ± 68,1s). Resultados SALGADO, P.R.R. 79 Gráfico 2 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). 4000 *** C o n tro le L a t ê n c ia ( s ) ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 3000 ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 2000 1000 ( - ) - tr a n s - E C *** *** *** ( 3 0 0 m g /k g ) D ia z e p a m ( 4 m g /k g ) *** 0 T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). Gráfico 3 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para morte dos animais no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina em camundongos (n=8/grupo). 4000 L a t ê n c ia ( s ) ## *** 3000 *** C o n tro le ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) * ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 2000 ( - ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) D ia z e p a m ( 4 m g /k g ) 1000 0 T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. *p<0,05, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo); ##p<0,01, comparado com o grupo (-)-cis-EC. Resultados SALGADO, P.R.R. 80 6.1.3 Teste das convulsões induzidas pela estricnina Não foram observadas diferenças significativas na latência para a primeira convulsão entre os animais tratados com os estereoisômeros da EC (300 mg/kg) e o grupo controle tratado com o veículo (gráfico 4), no modelo de indução das convulsões pelo agente químico estricnina. Entretanto, constatou-se um aumento significativo na latência para morte (gráfico 5) dos animais que receberam (+)-cis-EC (306,5 ± 55,3s) e (+)-trans-EC (396,5 ± 61,5s), ambos na dose de 300 mg/kg, comparando-se com o grupo controle (53,0 ± 0,6s). Gráfico 4 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para início das convulsões induzidas pela estricnina em camundongos (n=8/grupo). 200 * C o n tro le L a t ê n c ia ( s ) ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 150 ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 100 ( - ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) D ia z e p a m ( 4 m g /k g ) 50 0 T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. *p<0,05, comparado com o grupo controle (veículo). Resultados SALGADO, P.R.R. 81 Gráfico 5 - Efeito dos estereoisômeros da EC na latência para morte dos animais no teste das convulsões induzidas pela estricnina em camundongos (n=8/grupo). 600 *** L a t ê n c ia ( s ) ** 400 C o n tro le ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) * ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) ( - ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) D ia z e p a m ( 4 m g /k g ) 200 0 T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. *p<0,05, **p<0,01, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). Como pode ser visto na tabela 7, todos os animais exibiram convulsões após a administração de estricnina e não houve sobreviventes, com exceção do grupo tratado com diazepam (4 mg/kg; i.p.). Tabela 7 - Efeito dos isômeros da EC no teste das convulsões induzidas pela estricnina. Presença de Grupos Dose mg/kg Mortalidade (%) convulsões (%) Controle (Tween 5%) 100 100 Diazepam (padrão) 4 (i.p.) 100 0*** (+)-cis-EC 300 (i.p.) 100 100 (-)-cis-EC 300 (i.p.) 100 100 (+)-trans-EC 300 (i.p.) 100 100 (-)-trans-EC 300 (i.p.) 100 100 Fonte: Elaborado pelo autor. Teste exato de Fisher, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). Resultados SALGADO, P.R.R. 82 6.1.4 Teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo Verificou-se uma diminuição da duração das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo (gráfico 6) nos grupos tratados com (+)-cis-EC (9,8 ± 0,5s); (-)-cis-EC (8,3 ± 1,4s); (+)-trans-EC (0,7 ± 0,7s) e (-)-trans-EC (0,0 ± 0,0s), todos na dose de 300 mg/kg, quando comparados ao grupo controle (16,3 ± 0,9s). Conforme esperado, os animais que receberam a droga padrão fenitoína (25 mg/kg; i.p.) também apresentaram inibição das convulsões (0,0 ± 0,0s). Na tabela 8, o percentual de convulsões tônicas foi expressivo nos grupos tratados com (+)-cis-EC (100%) e (-)-cis-EC (87.5%). Já os grupos que receberam (+)-trans-EC (25%) e (-)trans-EC (12.5%) apresentaram menos convulsões do tipo tônicas. O grupo controle tratado com o veículo (100%) e padrão (0%) exibiram respostas esperadas. Nenhum grupo tratado com os isômeros ou com a fenitoína apresentou mortalidade, em detrimento ao grupo controle (37.5%). D u r a ç ã o d a s c o n v u ls õ e s ( s ) Gráfico 6 - Efeito dos estereoisômeros da EC na duração das convulsões no teste do eletrochoque auricular máximo em camundongos (n=8/grupo). 20 C o n tro le ( + ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) 15 10 ( - ) - c is - E C ( 3 0 0 m g /k g ) *** ( + ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) *** ( - ) - tr a n s - E C ( 3 0 0 m g /k g ) F e n ito in a ( 2 5 m g /k g ) 5 *** 0 *** *** T r a t a m e n t o s ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). SALGADO, P.R.R. Resultados 83 Tabela 8 - Efeito dos isômeros da EC no teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo. Presença de Grupos Dose mg/kg convulsões tônicas Mortalidade (%) (%) Controle (Tween 5%) 100 37.5 Fenitoína (padrão) 25 (i.p.) 0*** 0*** (+)-cis-EC 300 (i.p.) 100 0*** (-)-cis-EC 300 (i.p.) 87.5*** 0*** (+)-trans-EC 300 (i.p.) 25*** 0*** (-)-trans-EC 300 (i.p.) 12.5*** 0*** Fonte: Elaborado pelo autor. Teste exato de Fisher, ***p<0,001, comparado com o grupo controle. 6.1.5 Modelo de epilepsia do abrasamento (“kindling”) Neste modelo de epileptogênese, o tratamento subconvulsivo com PTZ (35 mg/kg; i.p.), em dias alternados, durante 15 dias, promoveu um progressivo e significativo aumento do escore no grupo tratado com veículo + PTZ (3,2 ± 0,3), comparando-se com o grupo tratado com o veículo + salina (0,0 ± 0,0), apresentando um escore máximo no último dia de tratamento, com a dose convulsiva (75 mg/kg; i.p.) do PTZ. Os animais que receberam (+)-cis-EC e (-)-cisEC (ambos na dose de 30 mg/kg; i.p.) antes do tratamento com PTZ (35 ou 75 mg/kg; i.p.), ao longo dos 15 dias de experimento, tiveram suas médias de escore diminuídas significativamente (1,2 ± 0.2; 1,7 ± 0,2, respectivamente), com média de escores maior no dia 11 de tratamento, quando comparados com a média do grupo tratado com veículo + PTZ (3,2 ± 0,3). Não foram constatadas diferenças significativas no tocante à média dos escores entre os grupos tratados com os estereoisômeros. Assim como visto com os estereoisômeros, o grupo tratado previamente com diazepam (droga padrão; 4 mg/kg) e em seguida com PTZ demonstrou diminuição significativa dos escores (1,2 ± 0,2) em comparação com os animais tratados com veículo + PTZ (3,2 ± 0,3), inclusive no último dia de administração ao receber a dose convulsiva do PTZ (75 mg/kg; i.p.). Estes dados estão expressos no gráfico 7. Resultados SALGADO, P.R.R. 84 Gráfico 7 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC na média de escores apresentados durante o teste do “kindling” induzido pelo PTZ em camundongos (n=10/grupo). 6 M é d ia d o s e s c o r e s *** *** 4 *** *** D ia z e p a m + P T Z ( + ) - c is - E C + P T Z *** *** *** *** ### ### ### ### ### 2 ( - ) - c is - E C + P T Z ### ### V e íc u lo + P T Z V e ic u lo + s a lin a ### 5 1 3 1 1 1 9 7 5 3 1 0 D ia s d e t r a t a m e n t o ( m g /k g ; i.p .) Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. ***p<0,001, comparado com o grupo veículo + salina; ###p<0,001, comparado com o grupo veículo + PTZ. Apenas o grupo tratado com veículo + PTZ apresentou mortalidade. Já os demais grupos não exibiram esse escore máximo (tabela 9). Tabela 9 - Efeito dos isômeros da EC no teste do “kindling” induzido pelo PTZ em camundongos (n=10/grupo). Grupos Dose mg/kg Mortalidade (%) Veículo + salina 0 Veículo + PTZ 35 e 75 mg/kg 40 Diazepam (padrão) 4 (i.p.) 0*** (+)-cis-EC 30 (i.p.) 0*** (-)-cis-EC 30 (i.p.) 0*** Fonte: Elaborado pelo autor. Teste exato de Fisher, ***p<0,001, comparado com o grupo controle (veículo). Resultados SALGADO, P.R.R. 85 6.1.5a Quantificação de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, IL-6 e TNFα) no hipocampo a partir do teste do “kindling” Conforme visto no gráfico 8, o estereoisômero (+)-cis-EC (30 mg/kg) foi capaz de diminuir significativamente (27,5 ± 2,2) os níveis de IL-1β no hipocampo dos animais submetidos ao abrasamento (teste do “kindling”) em comparação com o grupo que recebeu veículo + PTZ (38,4 ± 0,6), que apresentou o aumento esperado dessa citocina pró-inflamatória. O mesmo não foi visto para (-)-cis-EC (30 mg/kg), que não conseguiu reduzir significativamente os níveis de IL-1β. Os animais tratados com diazepam (4 mg/kg) seguido do PTZ, ao longo dos 15 dias de experimento, reduziu (19,6 ± 0,9) os níveis de IL-1β em relação ao grupo tratado com veículo + PTZ (38,4 ± 0,6). Gráfico 8 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de IL1β, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). 50 V e ic u lo + s a lin a V e íc u lo + P T Z IL -1 ( p g /m L ) 40 ( + ) - c is - E C + P T Z 30 ** ( - ) - c is - E C + P T Z *** 20 D ia z e p a m + P T Z 10 0 T r a ta m e n to s Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Newman-Keuls. ***p<0,001, **p<0,01, comparado com o grupo veículo + PTZ. Em relação ao níveis da citocina IL-6 (gráfico 9), ambos estereoisômeros (+)cis-EC e (-)-cis-EC (30 mg/kg) diminuiram significativamente (23,7 ± 2,3; 20,0 ± 1,3, respectivamente) a quantidade da mesma no hipocampo dos animais submetidos ao abrasamento (teste do “kindling”) em comparação com o grupo que recebeu veículo + PTZ (29,6 ± 1,3). Diferentemente do que ocorreu na quantificação de IL-1β, para IL-6 os dois estereoisômeros foram efetivos. O diazepam também reduziu Resultados SALGADO, P.R.R. 86 significativamente (16,5 ± 2,0) os níveis de IL-6, nesta metodologia, comparando-se com o grupo que recebeu veículo + PTZ (29,6 ± 1,3). Gráfico 9 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de IL6, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). 40 V e ic u lo + s a lin a V e íc u lo + P T Z IL - 6 p g /m L 30 ( + ) - c is - E C + P T Z * ** 20 ( - ) - c is - E C + P T Z *** D ia z e p a m + P T Z 10 0 T r a ta m e n to s Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Newman-Keuls. ***p<0,001, **p<0,01, *p<0,05, comparado com o grupo veículo + PTZ. Os estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC também promoveram redução significativa (24,4 ± 0,9; 26,0 ± 1,3, respectivamente) dos níveis de TNFα, assim como para IL-6, no hipocampo dos animais submetidos ao abrasamento (teste do “kindling”) em comparação com o grupo que recebeu veículo + PTZ (31,6 ± 1,3). O mesmo perfil foi constatado para o grupo tratado com diazepam (4 mg/kg), onde houve uma diminuição significativa (24,4 ± 1,7) desta citocina em comparação com os animais tratados com veículo + PTZ (31,6 ± 1,3). Estes achados podem ser visualizados no gráfico 10. Resultados SALGADO, P.R.R. 87 Gráfico 10 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre os níveis de TNFα, no teste do “kindling” induzido pelo PTZ, em camundongos (n=7/grupo). 40 V e ic u lo + s a lin a T N F - p g /m L V e íc u lo + P T Z 30 ** ** ** ( + ) - c is - E C + P T Z ( - ) - c is - E C + P T Z 20 D ia z e p a m + P T Z 10 0 T r a ta m e n to s Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Newman-Keuls. **p<0,01, comparado com o grupo veículo + PTZ. 6.1.5b Análise histopatológica de hipocampo a partir do teste do “kindling” A figura 13 mostra as alterações morfológicas encontradas no hipocampo dos animais submetidos ao teste do “kindling” ou abrasamento durante um período de 15 dias. Conforme esperado, o hipocampo representativo dos animais que receberam veículo + salina apresenta-se livre de processo inflamatório, bem como exibe corpúsculos íntegros, preservados e sobrevivência neuronal (figura 13A). Já nos grupos que receberam um posterior tratamento com PTZ, dentro de um periodo de 15 dias, diferentes graus de alteração foram observados. Células com ausência de núcleo, instalação de processo inflamatório, aumento do número de corpúsculos e possibilidade de apoptose na região do córtex, além de inchaço celular em CA3 correspondem à descrição do grupo tratado com veículo + PTZ (figura 13B), caracterizando os efeitos histopatológicos induzidos por esse agente químico. O grupo pré-tratado com o estereoisômero (+)-cis-EC (figura 13D) que recebeu posteriormente as administrações subconvulsivas (dias 1, 3, 5, 7, 9, 11 e 13) e convulsiva (dia 15) do PTZ apresentou menores alterações morfológicas no hipocampo, com células preservadas e ausência de processos inflamatórios, em relação ao grupo tratado com veículo + PTZ. A descrição referente ao outro SALGADO, P.R.R. Resultados 88 estereoisômero (-)-cis-EC (Figura 13E), ao contrário do que foi relatado para (+)-cisEC, apresenta leve edema e leve apoptose centro-medular, apesar de também exibir ausência de processo inflamatório e preservação neuronal. Percebe-se, então, discretas, mas importantes diferenças entre estas substâncias teste sobre a influência no tecido cerebral intimamente relacionado à epilepsia. O tratamento prévio com a droga padrão (diazepam, 4 mg/kg) e posterior administração de PTZ mostrou preservação neuronal, ausência de processo inflamatório agudo e presença abundante de corspúsculos, como pode ser observado na figura 13C. Figura 13 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre as alterações morfológicas no hipocampo (40x) dos animais submetidos ao teste do “kindling” induzido pelo PTZ (n=3/grupo). Fonte: Elaborado pelo autor. A: grupo veículo + salina; B: grupo veículo + PTZ; C: grupo diazepam + PTZ; D: grupo (+)-cis-EC + PTZ; E: grupo (-)-cis-EC + PTZ. Em relação aos escores que mensuravam o dano neuronal causado na região do hipocampo dos animais tratados, o gráfico 11 expressa as respectivas médias obtidas, onde os grupos que receberam (+)-cis-EC e (-)-cis-EC tiveram as médias dos escores significativamente diminuídas (0,1 ± 0,0; 0,4 ± 0,0, respectivamente) em relação ao grupo tratado com veículo + PTZ (0,9 ± 0,0). Os animais tratados com Resultados SALGADO, P.R.R. 89 diazepam, conforme esperado, também apresentaram escores reduzidos (0,1 ± 0,0). O grupo que recebeu a administração do veículo + salina, por não receber o agente convulsivo, teve a média dos escores igual a zero (0,0 ± 0,0), sendo esse valor significativo em relação ao grupo tratado com veículo + PTZ. Gráfico 11 - Efeito dos estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC sobre a média dos escores observados no hipocampo dos animais submetidos ao teste do “kindling” induzido pelo PTZ (n=3/grupo). M é d ia d o s e s c o r e s 1 .5 V e ic u lo + s a lin a V e íc u lo + P T Z D ia z e p a m + P T Z 1 .0 ( + ) - c is - E C + P T Z _ _ _ _ _ _*** ________ ( - ) - c is - E C + P T Z 0 .5 0 .0 *** T r a ta m e n to s Fonte: Elaborado pelo autor. Os valores representam a média ± erro padrão da média. ANOVA one way seguido do teste de Tukey. ***p<0,001, comparado com o grupo veículo + PTZ. Discussão SALGADO, P.R.R. 91 7 DISCUSSÃO Dentro dos produtos naturais, os óleos essenciais constituem uma classe química de interessantes propriedades físico-químicas, não agredindo o meio ambiente e com uma série de atividades biológicas relevantes, como gastroprotetora, anti-inflamatória, antibacteriana e no tratamento do câncer. Provavelmente, as mais diversas estruturas químicas atribuidas aos constituintes de óleos essenciais são responsáveis pela gama de efeitos verificados. (ASBAHANI et al., 2015; ALMEIDA et al., 2011). Uma variedade de compostos naturais oriundos de plantas aromáticas possuem comprovadas ações anticonvulsivantes em modelos animais de convulsão, como o terpinen-4-ol (ATANASOVA-SHOPOVA; RUSINOV; BOICHEVA, 1973; DE SOUSA et al., 2009), citral, β-mirceno, limoneno (ARORA; SHARMA; KAPILA, 1958; QUINTANS-JUNIOR, 2010), safranal (HOSSEINZADEH; TALEBZADEH, 2005; PATHAN et al., 2009), linalool (NWAIWU; AKAH, 1986; DE SOUSA et al., 2010), γdecanolactona (ELISABETSKY et al., 1995; OLIVEIRA et al., 2008), α-terpineol (DE SOUSA; QUINTANS; DE ALMEIDA, 2007d), (-)-isopulegol (SILVA et al., 2009), citronelol (DE SOUSA et al., 2006a), timoquinona (HOSSEINZADEH; PARVARDEH, 2004), eugenol, metileugenol, isoeugenol, estragol, safrol (DALLMEIER; CARLINI, 1981), trans-anetol (BOISSIER; SIMON; LE BOURHIS, 1967), (-)-borneol e carvacrol. (QUINTANS-JUNIOR et al., 2010). Também há estudos de atividade anticonvulsivante com o monoterpeno α,βepoxi-carvona (DE ALMEIDA et al., 2008) e (S)-(+)-carvona (DE SOUSA; NÓBREGA; DE ALMEIDA, 2007b), onde a forma isomérica (R)-(-)-carvona não apresentou o mesmo perfil farmacológico. A importância desta informação reside no fato de moléculas quirais podem apresentar diferentes interações com o receptor farmacológico, o que resulta em efeitos diversos ou até mesmo na ausência deles. Tendo em vista quão promissoras são as abordagens envolvendo substâncias quirais naturais, este estudo buscou realizar uma investigação anticonvulsivante comparativa entre 4 estereoisômeros do monoterpeno epóxi-carvona, sendo eles: (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC, (-)-trans-EC, com fins de esclarecer o perfil farmacológico dos mesmos, buscando semelhanças e diferenças de ação entre si. SALGADO, P.R.R. Discussão 92 Inicialmente fez-se o teste das convulsões induzidas pelo PTZ, metodologia validada e extensivamente utilizada na triagem de novas drogas anticonvulsivantes (ROGAWSKI, 2006; MEHLA et al., 2010; NOZADZE et al., 2011) que mimetiza no animal crises convulsivas generalizadas de ausência e mioclônicas. (WADA, 1977; LÖSCHER; SCHMIDT, 1988; LÖSCHER, 2002a; LÖSCHER; SCHMIDT, 2006). O mecanismo que explica a potente ação convulsivante do PTZ dá-se pela inibição de receptores ionotrópicos inibitórios GABA A para cloreto (Cl-), cujo neurotransmissor inibitório desta via é o GABA. Outra forma de promover excitação neuronal descrita para o PTZ é atuando diretamente sobre a membrana do neurônio, através da ativação de canais de sódio. (WHITE; SMITH; WILCOX, 2007; LÖSCHER; SCHMIDT, 1988; FAINGOLD, 1987). Por outro lado, substâncias da classe dos benzodiazepínicos e barbitúricos são capazes de potencializar a transmissão GABAérgica, inibindo o neurônio e aumentando o limiar para desencadeamento das convulsões. (GOODMAN; GILMAN, 2012). Neste experimento, todos os isômeros testados, (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)trans EC e (-)-trans EC (300 mg/kg) aumentaram a latência para surgimento das convulsões de forma similar (gráfico 1). Esse dado ressalta o potencial anticonvulsivante atribuído aos 4 isômeros, e não necessariamente em apenas um ou alguns deles, nessa metodologia. A proteção estendeu-se também ao parâmetro de mortalidade dos animais, tendo em vista que não houve mortes nos grupos tratados com as substâncias teste (tabela 5). Agentes anticonvulsivantes como diazepam e fenobarbital têm a capacidade de facilitar a abertura dos canais para cloreto GABA A, inibindo as convulsões induzidas pelo PTZ (PRAVEEN et al., 2013), substância que impede a atividade do ácido gama-aminobutírico. (ROCHA, 2008). A ativação da neurotransmissão GABAérgica inibe ou atenua as convulsões, enquanto a inibição dessa neurotransmissão promove a facilitação das crises. (SHIN et al., 2011). Idris e colaboradores (2010) analisaram o perfil anticonvulsivante de 3 isômeros da substância N-benzil-3-[(metilfenil) amino] propanamida, onde todos demostraram excelentes propriedades anticonvulsivantes no teste das convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol, na dose de 30 mg/kg. Outro estudo conduzido por Wieland (1995) também observou, comparativamente, o efeito de dois isômeros esteroides endógenos neuroativos, 3α-hidroxi-5α-pregnan-20-ona e 3α-hidroxi-5βpregnan-20-ona, quanto às possíveis diferenças comportamentais no teste das Discussão SALGADO, P.R.R. 93 convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol. O resultado mostrou atividade anticonvulsivante similar entre estes isômeros, o que reforça os achados da presente pesquisa. A inibição das convulsões no teste do PTZ pelos 4 isômeros sugere que, possivelmente, há uma interferência na neurotransmissão GABAérgica. A fisiopatologia da epilepsia tem sido compreendida graças a modelos animais que induzem convulsões. Um desses modelos que reproduzem componentes de epilepsias humanas é o teste das convulsões induzidas pela pilocarpina. (ZGRAJKA et al., 2010). A pilocarpina é um agonista não seletivo dos receptores muscarínicos de acetilcolina, e estruturas cerebrais com alta densidade de receptores muscarínicos são também os principais locais de origem das convulsões induzidas por esse agente químico. (CLIFFORD et al., 1987). A atividade convulsiva é decorrente da administração de uma alta dose de pilocarpina, onde após a crise tem-se um período de latência que precede crises focais espontâneas e recorrentes. Mudanças neuropatológicas, como esclerose hipocampal, ocorrem com a indução do status epilepticus gerado pela pilocarpina, de forma semelhante à epilepsia do lobo temporal em humanos. (SCHAUWECKER, 2012). Os animais tratados com os estereoisômeros da EC na dose de 300 mg/kg apresentaram sinais colinérgicos periféricos, porém, observou-se uma proteção maior nos animais tratados com (+)-trans-EC e (-)-trans-EC, que tiveram a porcentagem desse dado reduzida. Já no tocante ao surgimento do status epilepticus, a substância (+)-cis-EC mostrou-se mais protetora (tabela 6). A diminuição da ocorrência de tremores, como visto com os isômeros (+)trans-EC e (-)-trans-EC, aumento no tempo para início das convulsões, visto em todos, e proteção contra a morte dos animais, observada nos grupos tratados com (+)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC, constitui-se de grande interesse no desenvolvimento de novas drogas anti-epilépticas. Pela primeira vez, diferenças significativas entre os estereoisômeros foi constatada, onde no parâmetro latência para morte dos animais, (+)-trans-EC foi mais protetora do que (-)-cis-EC. Este resultado sugere que, nesta metodologia, o estereoisômero (+)-trans-EC foi o mais promissor realizando-se uma avaliação comparativa entre as demais substâncias, uma vez que demonstrou eficácia significativa no aumento da latência para início das convulsões e aumento da latência para morte dos animais, além de se destacar em outros parâmetros já citados anteriormente (tabela 6; gráficos 2 e 3). SALGADO, P.R.R. Discussão 94 As substâncias (+)-cis-EC e (-)-cis-EC foram efetivas apenas no aumento da latência para início das convulsões, não sendo protetoras significativamente no parâmetro latência para morte dos animais (gráficos 2 e 3). Estas descobertas iniciais nesse experimento não são suficientes para sugerir a via muscarínica de ação anticonvulsivante dos estereoisômeros, mas reforçam o potencial das substâncias (+)-cis-EC, e especialmente (+)-trans-EC e (-)-trans-EC, como futuros candidatos ao tratamento da epilepsia. Vê-se nos experimentos já citados, incluindo este, que, no geral, todos os isômeros são eficazes em relação à atividade anticonvulsivante, exibindo apenas discretas diferenças entre eles em alguns parâmetros mencionados. Isso mostra que as diferenças estereoquímicas presentes muito pouco afetam a farmacodinâmica destes isômeros, ao menos nas metodologias testadas. Um isômero constitucional da valprimida mostrou eficácia no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina. (WHITE et al., 2012). Um outro estudo destacou um derivado como mais ativo de uma série de derivados quirais do pyrrolo[1,2-a]pyrazine, através da prevenção do status epilepticus no teste das convulsões induzidas pela pilocarpina (DAWIDOWSKI et al., 2013), diferindo dos achados anteriores onde todas as substâncias testadas que apresentam similaridade estrutural também tinham efeitos farmacológicos parecidos. Este tipo de estudo é importante no sentido de fornecer informações acerca de moléculas isoméricas e elencar, se possível, a que se mostrar mais promissora para abordagens posteriores. No teste das convulsões induzidas pela estricnina, há um antagonismo direto dos receptores de glicina sensíveis à estricnina em regiões superiores do cérebro, medula espinhal e tronco cerebral. Esse antagonismo promove distúrbios motores e aumento do tônus muscular, entre outros eventos que resultam em convulsões tônicas e morte por paralisia respiratória ou espinhal ou por parada cardíaca (PHILIPPE et al., 2004). Não foi observada proteção dos animais tratados com os isômeros em relação à latência para início das convulsões (gráfico 4), sugerindo que possivelmente os estereoisômeros testados não atuam nos receptores de glicina da medula espinhal. (VOGEL; VOGEL, 2002). A estricnina atua como agente convulsivante através do antagonismo competitvo de todos os receptores de glicina, um importante transmissor inibitório pós-sináptico. (KUNO; WEAKLY, 1972). Em contrapartida, verificou-se que os isômeros (+)-cis-EC e (+)-trans-EC (300 mg/kg), embora possivelmente não atuem em receptores de glicina, apresentaram um Discussão SALGADO, P.R.R. 95 aumento na latência para morte dos animais por mecanismos ainda desconhecidos (gráfico 5). Isômeros estruturais e enantiômeros do pineno, um monoterpeno com ação fitotóxica já conhecida, apresentaram diferenças em parâmetros fisiológicos relacionados à germinação e crescimento do milho, provavelmente, devido a diferentes mecanismos de ação dos isômeros estudados. (ARECO et al., 2014). Trabalhos desta natureza, envolvendo comparações isoméricas, são de grande importância, uma vez que tentam reforçar particularidades das substâncias estudadas, direcionando futuros estudos de desenvolvimento de novos fármacos. Realizou-se também o teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo, modelo amplamente utilizado e aceito para estudar agentes anticonvulsivantes. (TOMAN; SWINYARD; GOODMAN, 1946; SWINYARD; KUPFERBERG, 1985; KRALL et al., 1978). O fundamento desse teste que produz o chamado “grande mal epiléptico” baseia-se na aplicação de cargas elétricas por um curto período de tempo, despolarizando células nervosas e produzindo convulsões do tipo tônico-clônicas, que consistem em extensão tônica dos membros posteriores. (BARROS; LEITE, 1986; FAINGOLD; FROMM, 1991). No teste do EAM, drogas que suprimem convulsões tônico-clônicas, tendo a capacidade de prevenir a propagação da descarga convulsiva através de tecidos neuronais, diminuindo a duração das convulsões e aumentando o limiar para surgimento das crises são consideradas potenciais agentes anticonvulsivantes. (SWINYARD, 1969; YA’U et al. 2008; LUSZCZKI et al., 2010; LÖSCHER; FASSBENDER; NOLTING, 1991). Diante dos resultados apresentados, evidenciou-se diferença no efeito dos estereoisômeros da EC e apesar de todos reduzirem a duração das convulsões significativamente em relação ao grupo controle, as substâncias (+)-trans-EC e (-)trans-EC apresentaram uma redução ainda mais acentuada (gráfico 6). Isômeros constitucionais de derivados de amida do ácido valpróico foram testados comparativamente quanto à atividade anticonvulsivante no teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo, observando-se que poucas alterações ocorrem no tocante a esta ação. (MAWASI et al., 2015). Trans-1-propenil2,4,5-trimetoxi-benzeno], também conhecido como α-asarona, exibiu propriedades anticonvulsivantes no referido teste. (CHEN et al., 2013). Como previamente reportado, o monoterpeno α,β-epoxy-carvone preveniu as convulsões tônicas induzidas neste teste (ALMEIDA et al., 2008), assim como visto Discussão SALGADO, P.R.R. 96 com os quatro estereoisômeros. Enantiômeros de neuroesteroides (ZOLKOWSKA et al., 2014) também apresentaram marcante efeito anticonvulsivante no teste das convulsões induzidas pelo eletrochoque auricular máximo, o que fortalece os resultados desta pesquisa. Todos os isômeros apresentaram um controle significativo das convulsões tanto no teste do PTZ, quanto no teste do EAM, o que destaca o potencial anticonvulsivante dos mesmos e sugere a realização de mais estudos em relação à possível participação das vias envolvendo o receptor GABA A e outros canais iônicos relacionados a vias excitatórias. Estudo de Almeida e colaboradores (2008) mostrou que o efeito anticonvulsivante do monoterpeno α,β-epóxi-carvona não foi revertido pelo pré-tratamento com o antagonista seletivo do sítio benzodiazepínico do receptor GABAA, flumazenil. Levando-se em conta que a substância α,β-epóxi-carvona é um dos isômeros [(+)-cis-EC] analisados nesse trabalho comparativo e de posse dessa informação sobre mecanismo de ação, sugere-se que uma possível atuação no receptor GABAérgico ocorreria em outras subunidades envolvidas com a epileptogênese em modelos animais (BROOKS-KAYAL et al.,1998) e em humanos. (LOUP et al., 2000). O modelo animal de abrasamento induzido por PTZ também chamado de “kindling” é uma simulação da epilepsia sintomática vista na prática clínica. Logo, a investigação de drogas neste modelo fornece dados sugestivos de eficácia clínica das mesmas. (LOSCHER, 2002b; MEHLA et al. 2010). O fundamento desse teste baseia-se em repetidas estimulações subconvulsivas químicas (PTZ ou picrotoxina) e elétricas, de forma a causar um desenvolvimento progressivo de convulsões generalizadas tônico-clônicas que se agrava nos últimos dias de tratamento. (RACINE; GARTNER; BURNHAM, 1972; WALKER; WHITE; SANDER, 2002; STABLES et al., 2003; PITKANEN et al., 2007; RAHMATI et al., 2013). Através da indução do abrasamento ou “kindling” pelo PTZ, tem-se a oportunidade de investigar os possíveis mecanismos epileptogênicos e as manifestações comportamentais das convulsões, apesar da forma como esses eventos epileptogênicos ocorrem ainda serem mal compreendidos. (STONE; GOLD, 1988; KUMAR; LALITHA; MISHRA, 2013). A excitabilidade neuronal é diminuída sob influência de agentes anticonvulsivantes como benzodiazepínicos e barbitúricos. (LÖSCHER & SCHMIDT, 2006). SALGADO, P.R.R. Discussão 97 A administração de doses subconvulsivas do PTZ (35 mg/kg), em dias alternados, durante 15 dias, iniciou uma cadeia de eventos que tornou o cérebro dos animais suscetivel ao surgimento de convulsões, como observado no grupo tratado com veículo + PTZ, que demonstrou aumento progressivo nos escores ao longo dos dias, atingindo a maior média no último dia de tratamento, conforme esperado. Estudo conduzido por Schmoll e colaboradores (2003) demonstrou que apenas duas administrações subconvulsivas de PTZ foram necessárias para estabelecer o quadro completo de “kindling”, diferentemente do constatado por Davoudi (2013) e Kumar (2013), onde quatro injeções subconvulsivas de PTZ foram necessárias para tornar o cérebro dos animais excitado o suficiente para surgimento das convulsões, assim como no presente trabalho, onde quatro intervenções estabeleceram o “kindling”. Estes dados acabam elencando entre o terceiro e quarto dia de administração como o período onde começa a ocorrer o abrasamento nos animais e consequente facilitação do aparecimento das crises, indicando inclusive não serem necessárias as injeções posteriores de PTZ, já que as crises ocorreriam de forma espontânea. (DAVOUDI et al., 2013). A droga padrão, diazepam (4 mg/kg), foi capaz de prevenir as convulsões induzidas pelo PTZ, diminuindo a média dos escores de forma significativa em relação ao grupo tratado com veículo + PTZ. Os animais que receberam diazepam apresentaram uma regularidade na média dos escores, ficando sempre abaixo de (2), ao longo do tratamento, confirmando a proteção fornecida e já esperada por essa substância (gráfico 7). Conforme estudos prévios, drogas que ativam diretamente os receptores GABAA, como o diazepam, tem a capacidade de inibir as convulsões induzidas pelo PTZ. (SAYYAH et al., 2005; BRUM; ELISABETSKY, 2000). Devido à indisponibilidade dos estereoisômeros (+)-trans e (-)-trans-EC, para esta metodologia, utilizou-se apenas as substâncias (+)-cis e (-)-cis-EC, cuja síntese mostrou-se viável. O tratamento com o monoterpeno (+)-cis-EC (30 mg/kg) foi capaz de reduzir significativamente a média dos escores apresentados, mostrando um pico no comportamento convulsivo no último dia de tratamento subconvulsivo com PTZ. Isso confirma o efeito protetor desse estereoisômero mesmo diante de exposições repetidas ao PTZ (gráfico 7). Apesar de não apresentar significância estatística em relação ao grupo tratado com diazepam, observou-se uma redução dos escores foi Discussão SALGADO, P.R.R. 98 ainda maior nos animais tratados com (+)-cis-EC do que com a droga padrão, na maior parte do tempo. Resultados como este, apesar de preliminares, exibem a potencialidade desse estereiosômero em modelos de epileptogênese, fornecendo mais um caminho para futuras investigações acerca dos mecanismos sobre os quais (+)-cis-EC atua. Por outro lado, o estereosiômero (-)-cis-EC (30 mg/kg), apesar de também ser efetivo nesta metodologia de forma significativa em relação ao grupo que recebeu veículo + PTZ, visivelmente tem potencialidade inferior à (+)-cis-EC, apresentando escores um pouco maiores, ou seja, os animais tratados com (-)-cis-EC mais facilmente exibiram o comportamento convulsivo após estímulos repetidos com PTZ (gráfico 7). De forma interessante, o perfil de resposta dos dois estereoisômeros foi bem semelhante, inclusive no pico de resposta convulsiva para (-)-cis-EC, que ocorreu no dia 11 de tratamento subconvulsivo com PTZ, assim como visto para (+)cis-EC. Outro dado relevante é que não se registrou mortes dos animais tratados com ambos estereoisômeros, assim como com a droga padrão, em detrimento do observado e esperado com os animais que receberam veículo e PTZ (tabela 9). Além da apresentação dos escores indicativos de desenvolvimento das crises convulsivas, esta informação também reforça que as substâncias teste objeto desse estudo são promissores agentes anticonvulsivantes em metodologias que envolvem estímulo convulsivo agudo e intermitente, tornando as pesquisas nesta área passíveis de serem estereoisômeros foi continuadas. discreta, mas Novamente, estas as diferenças pequenas entre particularidades os e esclarecimentos poderão ser importantes em abordagens futuras. Estudo conduzido por Sancheti e colaboradores (2014) relatou o potencial anti-epileptogênico do timol, substância pertencente a mesma classe química (monoterpeno) dos estereoisômeros testados. Os referidos autores confirmaram a eficácia anticonvulsivante do timol através do modelo do “kindling”, onde este monoterpeno demonstrou uma diminuição dos escores em relação ao grupo tratado com veículo e PTZ. Simjee (2012) avaliou comparativamente uma mistura isomérica de isoxilitonas ([E/Z]-2-propanona-1,3,5,5-trimetil-2-ciclohexen-1-ilidina) com potente ação anticonvulsivante em relação à atividade anti-epileptogênica através do teste do “kindling”, em camundongos, na mesma dose utilizada para os estereosiômeros Discussão SALGADO, P.R.R. 99 (+)-cis-EC e (-)-cis-EC. Estes isômeros reduziram o desenvolvimento das convulsões induzidas por administrações subconvulsivas de PTZ de forma similar entre si, assim como visto para as substâncias testadas neste trabalho. Além disso, os autores sugerem uma possível interferência destas isoxilitonas na neurotransmissão GABAérgica, porém, sem explicar exatamente como isto ocorreria, assim como sugerido também para (+)-cis-EC e (-)-cis-EC. Estudos em nível de receptor são requeridos para elucidar estes questionamentos. Tem-se então mais um caso de isômeros com perfis farmacológicos parecidos. Por outro lado, estudo conduzido por Stark e colaboradores (1987), utilizando também duas substâncias isoméricas no teste do “kindling”, constatou que a forma β-hexaclorociclohexano atua como anticonvulsivante, diminuindo a taxa de abrasamento nos animais, enquanto a forma γ- hexaclorociclohexano, de forma contrária, facilita o surgimento das convulsões no referido teste. Juntos, esses achados exibem as mais variadas ações que substâncias estruturalmente similares podem possuir, sendo importante conhecer cada atividade apresentada, traçando assim o perfil farmacológicos das mesmas. O isômero trans-2-en-valproato mostrou potência anticonvulsivante maior do que o valproato no teste do “kindling” ou abrasamento, apesar deste evento ocorrer em doses que promoviam incoordenação motora nos animais. (HÖNACK; RUNDFELDT; LÖSCHER, 1992). A epileptogênese, por ser um processo altamente complexo, não deve ser vista apenas através do componente neuronal. Confirmando isto, estudos não clínicos e clínicos tem, cada vez mais, mostrado a participação de outras estruturas no desenvolvimento da epilepsia, como células da glia (WETHERINGTON; SERRANO; DINGLEDINE, 2008), vasculatura cerebral (FRIEDMAN; KAUFER, HEINEMANN, 2009) e leucócitos perféricos. (GREENWOOD et al., 2002). As células da glia, por exemplo, tem seu mecanismo epileptogênico explicado através do aumento da excitabilidade neuronal e por ocasionar a instalação de processos inflamatórios, cujo papel na epilepsia vem sendo extensivamente investigado. Um outro olhar tem sido lançado sobre a associação entre inflamação e epilepsia. Prova disto é que, antigamente, focava-se apenas nos estudos com drogas anti-epilépticas cujo mecanismo envolvia atuação em canais iônicos, transportadores e neurotransmissão excitatória ou inbitória. (MACDONALD; ROGAWSKI, 2008). Hoje, os efeitos anti-inflamatórios de substâncias SALGADO, P.R.R. Discussão 100 anticonvulsivantes tem ganhado destaque e mostrado resultados promissores no controle da epilepsia. Drogas utilizadas na prática clínica, como a carbamazepina e levetiracetam, reduzem a expressão de mediadores inflamatórios em cultura de células da glia. Já se sabe também da capacidade destes fármacos anti-epilépticos em amenizar a influência dos mediadores inflamatórios, normalizando o potencial de membrana de células gliais e até mesmo suprimindo a ativação dessas células, evento este produzido pelo levetiracetam. (HAGHIKIA et al., 2008; MATOTH et al., 2000). Além disso, reforçando a participação dos mediadores inflamatórios na gênese da epilpesia, disfunções na barreira hemato-encefálica causam vasamento de proteínas séricas e leucócitos para o cérebro. Uma vez neste ambiente, os leucócitos liberam citocinas inflamatórias, as quais diminuem o limiar para surgimento das convulsões, podendo alterar a sensibilidade dos canais iônicos, a captação ou liberação de neurotransmissores e a regulação da concentração de íons como o potássio. (WETHERINGTON; SERRANO; DINGLEDINE, 2008; FRIEDMAN; KAUFER, HEINEMANN, 2009; VIVIANI; GARDONI; MARINOVICH, 2007; VEZZANI et al., 2011). Modelos animais de estimulação farmacológica ou elétrica das convulsões produzem convulsões acompanhadas de resposta inflamatória no cérebro destes animais, e estes mediadores inflamatórios apresentam estreita relação com parâmetros como latência para início das convulsões, frequencia, duração e gravidade das crises. (MINAMI; KURAISHI; SATOH, 1991; ERIKSSON et al., 2000; DE SIMONI et al., 2000; VEZZANI et al., 2000; TURRIN; RIVEST, 2004; VOUTSINOS-PORCHE et al., 2004; GORTER et al., 2006; JUNG et al., 2006; YOSHIKAWA et al., 2006; ARONICA; GORTER, 2007; DHOTE et al., 2007; LEE et al., 2007; KULKARNI; DHIR, 2009; HOLTMAN et al., 2010; POLASCHECK; BANKSTAHL; LÖSCHER, 2010; AUVIN et al., 2010; MAROSO et al., 2010). Experimentos com camundongos que superexpressam citocinas inflamatórias como IL-6 e TNFα dentro de astrócitos, demonstraram que esses animais desenvolveram algumas disfunções neurológicas em decorrência do aumento dessas moléculas inflamatórias, como redução no limiar para surgimento das convulsões, crises espontâneas frequentes e perda neuronal. (CAMPBELL et al., 1993; PROBERT et al., 1997). Outra citocina pró-inflamatória, IL-1β, regula a excitabilidade neuronal de várias formas, onde uma delas é através da diminuição Discussão SALGADO, P.R.R. 101 da produção do neurotransmissor inibitório GABA e inibição da corrente de Ca 2+ para fora da célula. (VIVIANI; GARDONI; MARINOVICH, 2007; RODGERS et al., 2009; WANG et al., 2000; SCHÄFERS; SORKIN, 2008). Logo, estes dados corroboram com a hipótese de que a inflamação está relacionada com o desencadeamento das crises e epileptogênese. (SHIMADA et al., 2014). Os resultados apresentados sobre a quantificação de citocinas próinflamatórias no hipocampo dos animais submetidos ao teste do “kindling”, mostrou que o estereoisômero (+)-cis-EC foi efetivo em reduzir os níveis de IL-1β, IL-6 e TNFα (gráficos 8, 9 e 10), destacando-se como potencial agente anticonvulsivante por diferentes vias, como constatado em metodologias comportamentais anteriores, mas também alterando a sinalização que envolve estas moléculas pró-inflamatórias, aumentando assim o limiar convulsivo. Comparativamente, (-)-cis-EC também se mostrou efetivo, reduzindo os níveis de IL-6 e TNFα (gráficos 9 e 10), porém, não diminuiu significativamente a quantidade de IL-1β (gráfico 8) no hipocampo dos camundongos. Este achado mostra que, mais uma vez, (+)-cis-EC sobressaiu-se em relação a (-)-cis-EC, sendo importante salientar que essas diferenças também foram discretas, como visto em testes anteriores. Apesar das diferenças entre os estereoisômeros serem relativamente pequenas, estas informações tornam o estereoisômero (+)-cis-EC mais promissor, uma vez que Kołosowska e colaboradores (2014) dão papel de destaque à IL-1β, caracterizando-o como marcador principal do teste do “kindling” e uma importancia menor às demais citocinas pró-inflamatórias, como IL-6 e TNFα. Com esta visão, por ter diminuído significativamente a concentração de IL-1β, enquanto (-)-cis-EC não o fez, (+)-cis-EC novamente seria a melhor droga anticonvulsivante. Outro estudo que ressalta o papel da IL-1β, mostrando que esta citocina continua sendo expressa mesmo após a realização de experimentos agudos, e, nas metodologias crônicas, onde se observa a epileptogênese, esta citocina continua com um padrão de superexpressão, ao contrário da IL-6 e TNFα, cuja expressão é transitória. (DE SIMONI et al., 2000). Além disso, IL-1β estimula a síntese de IL-6 e TNFα em células da glia, amplificando a sinalização pró-convulsiva e salientando mais uma vez o papel desta citocina na epilepsia. (SCHÖBITZ; DE KLOET; HOLSBOER, 1994; BENVENISTE, 1992; BARTFAI; SHULTZBERG, 1993). O fato de ambos estereosiômeros interferirem na diminuição da susceptibilidade às convulsões alterando os níveis das citocinas pró-inflamatórias de SALGADO, P.R.R. diferentes formas, caracteriza-os como agentes Discussão 102 anticonvulsivantes que, possivelmente, atuam em diferentes vias. Isso pode ser constatado, já que IL-1β, IL6 e TNFα tem papeis diversos na epilepsia, promovendo o surgimento das convulsões cada um a sua maneira. (BERNARDINO et al., 2005; PENKOWA et al., 2001). Tabassum e colaboradores (2015) relataram que o monoterpeno álcool perílico tem a capacidade de reduzir os níveis das citocinas pró-inflamatórias IL-1β, IL-6 e TNFα, consequetemente promovendo proteção neuronal. Da mesma forma, isômeros sesquiterpênicos obtidos da planta Ferula fukanensis inibiram a expressão das citocinas pró-inflamatórias IL-6 e TNFα (MOTAI; DAIKONYA; KITANAKA, 2013), caracterizando o potencial de compostos naturais isoméricos em interferir nos níveis destas importantes moléculas participantes do processo de epilepsia. Neuroesteroides também possuem relatos de modular positivamente ou negativamente o receptor GABAA, e entre os exemplos de regulação positiva no sentido de potencializar esta via inibitória, tem-se dois metabólitos isoméricos da progesterona: 5α-pregnano-3α-ol-20-ona (alopregnanolona) e 5α-pregnano-3β-ol-20ona. (pregnanolona; GASIOR et al., 1999). Estes isômeros naturais, mas que também podem ser obtidos sinteticamente (REY; COIRINI, 2015), assim como (+)cis-EC e (-)-cis-EC, já são conhecidos como anticonvulsivantes, e em um estudo coordenado por He (2004), alopregnanolona e pregnanolona reduziram os níveis das citocinas IL-1β e TNFα em modelo de trauma cerebral, sendo esse um dos possíveis mecanismos anticonvulsivantes das referidas substâncias. Situações de excitação extrema, como convulsões severas e outros quadros neuropatológicos crônicos têm a capacidade de promover dano ou destruição neuronal. (SCHARFMAN; SOLLAS; GOODMAN, 2001). Estudos têm demonstrado que após a instalação de crises epilépticas ou durante a epileptogênese, ocorrem alterações morfológicas, moleculares e reorganizações sinápticas em diversas estruturas cerebrais, como perda de neurônios, gliose e degeneração vacuolar em áreas do hipocampo, córtex cerebral, amigdala, tálamo, entre outras regiões. (GARCIA-CAIRASCO et al., 1996; HOLMES et al., 2004; MARCHETTI et al., 2005; FREITAS, 2003). O hipocampo é uma estrutura cerebral intimamente relacionada à epilepsia, onde estudos de imagem da morfologia desta área auxiliam no diagnóstico de pacientes portadores da doença. (ISNARD; BOURDILLON, 2015). Os resultados Discussão SALGADO, P.R.R. 103 obtidos com a análise histopatológica dos animais tratados com os estereoisômeros da EC e diazepam submetidos à doses subconvulsivas de PTZ mostraram que (+)cis-EC e (-)-EC promoveram proteção neuronal, em diferentes proporções entre si. O isômero (+)-cis-EC, assim como tem ocorrido em resultados anteriores, foi mais efetivo do que (-)-cis-EC, uma vez que o tratamento com este último ainda exibiu traços de dano celular e processo inflamatório (figura 13). Estes dados reforçam a relevância do estereoisômero (+)-cis-EC, que aumenta o tempo em que os animais levam para apresentar convulsões; diminui a incidência das crises, como visto no teste do “kindling”; reduz os níveis de citocinas pró-inflamatórias relacionadas com o desencadeamento da epilepsia, bem como é capaz de causar uma maior proteção de neurônios da região do hipocampo, uma vez que estas células sejam continuamente expostas a agentes químicos convulsivos. Isto aponta a substância (+)-cis-EC como promissora para a continuidade dos estudos envolvendo a mesma no mecanismo da epilepsia. Conforme esperado, o grupo de animais que recebeu o veículo seguido do PTZ apresentou lesão cerebral e instalação de processo inflamatório. Já os animais tratados com o DZP não demonstraram alterações histopatológicas significativas, sugerindo a participação da via GABAérgica no bloqueio dessas lesões. De acordo com Pohle e colaboradores (1997), a injeção de pentilenotetrazol promove grande perda neuronal em diferentes regiões do hipocampo após o teste do “kindling”. Becker (1997) relata proteção neuronal também no hipocampo de animais tratados com diazepam, cujo possível mecanismo protetor envolve bloqueio de canais de sódio (FERN et al., 1993) e potencialização da via GABAérgica. Uma série de triazolopirimidinas isoméricas foram sintetizadas e testadas quanto ao potencial anticonvulsivante, onde uma delas, a (R)-7-[1-(4- clorofenoxy)etil]-1,2,4-triazolo(1,5-α)pirimidina, mostrou-se neuroprotetora em testes de isquemia cerebral através de análise histopatológica. (SMITH et al., 2001). Trabalho conduzido por Pérez-Hernández e colaboradores (2016) destacam o papel dos compostos derivados de plantas no tratamento de doenças envolvendo o sistema nervoso central. Magnolol e honokiol, isômeros isolados da planta Magnolia officinalis, apresentaram efeito neuroprotetor, além de outras atividades. O extrato de chá verde e seu composto isolado polifenólico, (-)-epigalocatequina-3-galato, protegem os neurônios dopaminérgicos, além de diminuirem o estresse oxidativo. O mesmo tipo de efeito é observado também com os compostos naturais antocianidina Discussão SALGADO, P.R.R. 104 e pelargonidina, reduzindo o dano histológico e a peroxidação lipídica. O extrato etanólico de Knema laurina exibiu proteção de neurônios do hipocampo e atividade anti-inflamatória, o que mostra a influência dos produtos naturais e de seus compostos nas desordens neurológicas. (LEVITES et al., 2001; VAN KAMPEN et al., 2003; MATSUI et al., 2009; CHUANG et al., 2013; ROGHANI et al., 2010; HÄKE et al., 2009). Em suma, os resultados apresentados neste trabalho demonstram, de forma comparativa, o potencial anticonvulsivante de quatro estereoisômeros do monoterpeno de origem natural, mas obtido por síntese para a realização deste trabalho, epóxi-carvona. Constatou-se que (+)-cis-EC, (-)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)trans-EC tem perfis farmacológicos similares, com pequenas porém notáveis diferenças entre si. O estereoisômero (+)-cis-EC mostrou-se como mais efetivo nos modelos agudos, bem como em modelos envolvendo epileptogênese, sendo um dos que mais se destacaram entre os quatro avaliados. Evidentemente, por ser um estudo comparativo preliminar, os resultados apresentados dão um direcionamento futuro para que se tente explicar os possíveis mecanismos envolvidos na ação anticonvulsivante das substâncias isoméricas testadas, tornando-as promissoras no desenvolvimento de novos fármacos antiepilépticos. Conclusões SALGADO, P.R.R. 106 8 CONCLUSÕES Diante dos resultados obtidos no estudo anticonvulsivante comparativo entre os estereoisômeros da EC, pode-se fazer as seguintes constatações: Todos os estereoisômeros possuem ação anticonvulsivante nas metodologias agudas envolvendo estímulo químico e elétrico, mas em diferentes proporções, onde (+)-cis-EC, (+)-trans-EC e (-)-trans-EC ganharam destaque positivo. O mecanismo de ação anticonvulsivante dos referidos estereoisômeros envolvendo canais iônicos ainda é passível de estudos mais detalhados, apesar de possivelmente não envolver a via glicinérgica. As substâncias (+)-cis-EC e (-)-cis-EC demonstraram potencial antiepileptogênico no teste do “kindling” e (+)-cis-EC sobressaiu-se comparativamente. Houve correlação entre a diminuição de citocinas pró-inflamatórias IL-1β, IL-6 e TNFα envolvidas em quadros de epilepsia e os tratamentos com (+)-cis-EC e (-)-cis-EC no teste do “kindling”, onde, novamente, (+)-cis-EC foi mais efetiva. Ambos os estereoisômeros (+)-cis-EC e (-)-cis-EC exibiram neuroproteção em hipocampo de animais submetidos ao teste do “kindling”, com maior preservação deste tecido cerebral no grupo que recebeu (+)-cis-EC. Estes achados caracterizam a relevância da estereoquímica de monoterpenos em sua ação, bem como servem de base para as pesquisas acerca desta temática. Perspectivas SALGADO, P.R.R. 108 PERSPECTIVAS Os importantes resultados obtidos e expressos neste estudo, conforme já mencionado anteriormente, são preliminares, havendo a necessidade da continuidade dos trabalhos com o intuito de se responder o máximo de perguntas a respeito destes estereoisômeros. Uma lacuna ainda presente reside na elucidação do mecanismo de ação das substâncias em questão. Deve-se conhecer de forma mais detalhada a possível interferência dos estereoisômeros em vias de sinalização excitatórias e inibitórias. Possíveis alvos de investigação são os receptores GABA A (de forma mais minuciosa), canais de sódio, canais de cálcio e receptores para o glutamato. A verificação da expressão de proteínas associadas à epilepsia também é passível de investigação, onde seria observada a presença de caspase-1 (envolvida na ativação de IL-1β), caspase-8, caspase-3 e BDNF (fator neurotrófico derivado do cerébro). Sugere-se também a utilização de outras vias de administração, como a oral, observando-se a possível permanência do efeito anticonvulsivante. Abordagens toxicológicas agudas e crônicas maiores também são necessárias, uma vez que um medicamento de qualidade deve apresentar segurança de uso. A incorporação destes monoterpenos em nanomateriais também se mostra como algo interessante, uma vez que haveria a possibilidade da redução da dose administrada com permanência dos efeitos farmacológicos, além dos inúmeros benefícios obtidos com a aplicação da nanotecnologia. Extremamente importante na coitinuidade deste trabalho é o entendimento da estereosseletividade destas substâncias, através da explicação de como determinada conformação química apresenta melhores efeitos farmacológicos em detrimento de outras. Estudos de farmacocinética também embasarão ainda mais os resultados obtidos com os estereoisômeros, tornando-os candidatos aptos a serem inseridos na clínica. SALGADO, P.R.R. Referências 110 REFERÊNCIAS ABDUL-RIDHA, A.; LANE, J.R.; MISTRY, S.N.; LÓPEZ, L.; SEXTON, P.M.; SCAMMELLS, P.J.; CHRISTOPOULOS, A.; CANALS, M. Mechanistic insights into allosteric structure-function relationships at the M1 muscarinic acetylcholine receptor. The Journal of Biological Chemistry, v.289, n.48, p.33701-11, 2014. AGRANAT, L.; CANER, H.; CADWELL, J. Putting chirality to work: The strategy of chiral switches. Nature Reviews Drug Discovery, v.1, p.753–68, 2002. AINSWORTH, C. Networking for new drugs. Nature Medicine, v.17, p.1166–1168, 2011. 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Nerolidol exhibits antinociceptive and anti-inflammatory activity: involvement of the GABAergic system and proinflammatory cytokines. Fundamental & Clinical Pharmacology, 2015. (ARTIGO PUBLICADO). Anexos SALGADO, P.R.R. 149 LEITE, FAGNER, RIBEIRO-FILHO, JAIME, COSTA, HERMANN, SALGADO, PAULA, CALHEIROS, ANDREA, CARNEIRO, ALAN, DE ALMEIDA, REINALDO, DIAS, CELIDARQUE, BOZZA, PATRICIA, PIUVEZAM, MARCIA. Curine, an Alkaloid Isolated from Chondrodendron platyphyllum Inhibits Prostaglandin E2 in Experimental Models of Inflammation and Pain. Planta Medica, v.80, p.1072 - 1078, 2014. (ARTIGO PUBLICADO). PAULA REGINA SALGADO; DIOGO FONSECA; CYNTHIA MELO; FAGNER LEITE; ADRIANO ALVES; PAULA FERREIRA; MARCIA PIUVEZAM; DAMIÃO SOUSA; REINALDO NÓBREGA DE ALMEIDA. Comparison of behavioral, neuroprotective, and proinflammatory cytokine modulating effects exercised by (+)-cis-EC and (-)-cisEC stereoisomers in a PTZ induced kindling test in mice. Neuroscience Letters. (ARTIGO SUBMETIDO). Resumos publicados em anais de eventos científicos na vigência do doutorado LEITE, F.C., FERREIRA, L.K.D.P., SALGADO, P.R.R., MONTEIRO, T.M.M., FERREIRA, L.A.M.P., PEREIRA, R.F., ALMEIDA, R.N, PIUVEZAM, M.R. ANTIINFLAMMATORY AND ANTINOCICEPTIVE ACTIVITIES OF 1,4-CINEOLE. In: 10th International Congress of Pharmaceutical Sciences - CIFARP, 2015, Ribeirão Preto-SP. 10th International Congress of Pharmaceutical Sciences - CIFARP, 2015. ARAGAO NETO, H.C., FONSÊCA, D.V., SALGADO, P.R.R., MELO, C.G.F., BRAGA, R.M., CALDAS FILHO, M.R.D., ALMEIDA, R.N. Antinociceptive activity of phenylpropanoid 2-allylphenol. In: Antinociceptive activity of phenylpropanoid 2allylphenol, 2015, Foz do Iguaçu-PR. 23rd International Congress of the IUBMB and 44th Annual Meeting of the Brazilian Society for Biochemistry and Molecular Biology (SBBq), 2015. ARAGAO NETO, H.C., SALGADO, P.R.R., FONSÊCA, D.V., LIMA, C.L.S., SOUSA, D.P., ALMEIDA, R.N. 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MONTE, L.O., OLIVEIRA, K.H.D., PENHA, A.R.S., SALGADO, P.R.R., CARVALHO, F.L., SIMOES, S.M.Q., RODRIGUES, L.C., ALMEIDA, R.N. Efeito antinociceptivo do salicilato de bornila em camundongos. In: IX Reunião Regional da Federação de Sociedades de Biologia Experimental, 2014, João Pessoa-PB. IX Reunião Regional da Federação de Sociedades de Biologia Experimental, 2014. LEITE, F.C., RIBEIRO-FILHO, JAIME, COSTA, H.F., SALGADO, P.R.R., ALVES, A.F., CALHEIROS, A.S., FONSÊCA, D.V., BOZZA, P.T., PIUVEZAM, M.R. Antiinflammatory and analgesic effect of curine, a bisbenzylisoquinoline alkaloid isolated from Chondrodendron platyphyllum (MENISPERMACEAE). In: 11th World Congress on Inflammation and XXXVIII Congress of the Brazilian Society of Immunology, 2013, 11th World Congress on Inflammation and XXXVIII Congress of the Brazilian Society of Immunology, 2013. MONTEIRO, T.M.M., MATIAS, W.N., SOUZA, M.F.V, COSTA, H.F., SALGADO, PAULA, SALVADORI, M.G.S.S., NALIVALKO, E., PIUVEZAM, M.R. 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PAULO, L.L., FONSÊCA, D.V., CARVALHO, F.L., BRAGA, R.M., SALGADO, PAULA, SOUZA, S.A., ATHAYDE-FILHO, P.F., ALMEIDA, R.N, MORAIS, L.C.S.L. Avaliação do efeito ansiolítico de dois derivados imidazólicos: IM-3 e IM-7. In: VII Reunião Regional de Sociedades de Biologia Experimental - FeSBE, 2012. VII Reunião Regional de Sociedades de Biologia Experimental - FeSBE, 2012. PAULO, L.L., FONSÊCA, D.V., BRAGA, R.M., SALGADO, PAULA, FIGUEIREDO, D. A.F., MORAIS, L.C.S.L. Avaliação psicofarmacológica preliminar da farinha da semente de melancia. In: VII Reunião Regional de Sociedades de Biologia Experimental - FeSBE, 2012, Maceió-AL. VII Reunião Regional de Sociedades de Biologia Experimental - FeSBE, 2012. PENHA, A.R.S., PEREIRA, C.K.S., SALGADO, P.R.R., SALVADORI, M.G.S.S., MOURA, R.O., MENDONCA-JUNIOR, F.J.B., ALMEIDA, R.N, ASSIS, T.S. Evaluation of the anxiolytic and sedative activity of 2-amino-4,5,6,7-tetrahydro-benzo [b] thiophene-3-carbonitrile. 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