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Type: Tese
Title: Efeito antidepressivo, ansiolítico e neuroprotetor do alfa-Bisabolol em modelos in vivo e in vitro de indução por lipopolissacarídeo
Title in English: Antidepressant, Anxiolytic and Neuroprotective Effect of Alpha-Bisabolol in In vivo and In Vitro Models of Lipopolysaccharide Induction
Title in Spanish: Efecto antidepresivo, ansiolítico y neuroprotector del alfa-bisabolol en modelos in vivo e in vitro de inducción de lipopolisacáridos
Authors: Rebouças, Manoela de Oliveira
Advisor: Sousa, Francisca Cléa Florenço de
Co-advisor: Sampaio, Tiago Lima
Keywords in Brazilian Portuguese : Doenças Neuroinflamatórias;Astrócitos;Células PC12;Depressão
Keywords in English : Neuroinflammatory Diseases;Astrocytes;PC12 Cells;Depression
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::FARMACOLOGIA
Issue Date: 2024
Citation: REBOUÇAS, Manoela de Oliveira. Efeito antidepressivo, ansiolítico e neuroprotetor do alfa-Bisabolol em modelos in vivo e in vitro de indução por lipopolissacarídeo. 2024. 116 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/76908. Acesso em: 14 maio 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A depressão é uma doença incapacitante que possui grande relevância para a saúde pública, despertando o interesse na busca de tratamento eficaz. Nesse contexto, compostos como terpenoides, são fortes candidatos para tal propósito, como por exemplo, o α-bisabolol (BIS), álcool sesquiterpênico, que possui muitas atividades biológicas, inclusive, como anti-inflamatório. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho foi verificar o potencial neuroprotetor do BIS em um modelo in vivo e in vitro de inflamação após a exposição ao lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli. Para isso, camundongos machos da linhagem C57BL/6 foram submetidos a um modelo de administração sistêmica de LPS (0,5mg/kg) durante 10 dias, e tratados a partir do 5º dia com BIS (50mg/kg), salina (0,9%), escitalopram (10mg/kg) ou dexametasona (2mg/kg). Os animais realizaram testes comportamentais e foram mensurados níveis de espécies reativas de oxigênio (ERO) e nitrogênio e citocinas pró-inflamatórias no hipocampo e córtex pré-frontal. No modelo in vitro, verificou-se o efeito do BIS sobre a viabilidade celular em linhagens de PC12 e astrócitos através do teste do MTT e por marcação de iodeto de propideo. Foram mensuradas as ERO, o potencial transmembrânico mitocondrial, citocinas pró-inflamatórias IL-1β, IL-6 e INFγ e o padrão de morte celular das duas linhagens expostas ao LPS e tratadas com o BIS. Por fim, as células foram avaliadas quanto à morfologia celular através do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Buscou-se alvos moleculares através do docking molecular para verificar a afinidade de ligação do BIS com os alvos: TLR4, HMOX e PI3K. Os resultados mostraram que o BIS não apresentou efeito psicoestimulante e/ou relaxante, evidenciado no teste do campo aberto, e ainda reduziu a frequência de comportamento estereotipado (rearing) indicativo de ansiedade-like. Além disso, o tratamento com o BIS reverteu o comportamento depressivo símile nos animais, evidenciado pelo teste do nado forçado e Splash, além melhorar o sintoma de anedonia no teste de preferência pela solução de sacarose. Além disso, nos testes para avaliar o perfil ansiolítico do BIS, verificou a reversão do comportamento provocado pelo LPS e ainda, a melhora do prejuízo na memória de curto prazo. O BIS proporcionou redução nas substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e nitrito, e alterou os níveis das citocinas. Quanto ao modelo in vitro, na viabilidade celular, houve melhora no tratamento com o BIS assim como houve redução da ocorrência de eventos apoptóticos e necróticos em ambas as linhagens celulares. A produção de ERO foi reduzida com o BIS, e houve manutenção do potencial transmembrânico mitocondrial. Além disso, os níveis de citocinas pró-inflamatórias foram revertidos a níveis comparáveis aos do controle, demonstrando potencial efeito neuroprotetor do α-bisabolol no modelo de exposição ao LPS. O docking molecular evidenciou a estabilidade de ligação do BIS com os alvos TLR4, HMOX e PI3K, sendo o HMOX o alvo com maior afinidade sugerindo a exploração de novos alvos terapêuticos. Diante da redução de danos observada, o α-bisabolol mostrou-se favorável para doenças de cunho neuroinflamatório, como a depressão.
Abstract: Seeking treatment for neuropsychiatric disorders, such as depression, is of great relevance to public health, given their disabling nature. In a scenario where the increasing involvement of neuroinflammation and diseases that affect the Central Nervous System (CNS) is perceived, interest is aroused in evaluating research with anti-inflammatory potential as a therapeutic alternative with a specifically neuroprotective effect. In this context, compounds such as terpenoids are strong candidates for this purpose, such as α-bisabolol (BIS), a sesquiterpene alcohol with many biological activities, including anti-inflammatory properties. Therefore, the objective of the present work was to verify the neuroprotective potential of BIS in an in vivo and in vitro inflammation model after exposure to lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli. For this, male mice of the C57BL/6 lineage were subjected to a model of systemic administration of LPS (0.5mg/kg) for ten days and treated from the 5th day onwards with BIS (50mg/kg), saline (0. 9%), escitalopram (10mg/kg) or dexamethasone (2mg/kg). On the last day, the animals performed behavioral tests to evaluate the depressive and anxiety-like profile, in addition to performing a short-term memory test. In addition, levels of reactive oxygen species (ROS), nitrogen, and pro-inflammatory cytokines were measured in the hippocampus and prefrontal cortex. In the in vitro model, the effect of BIS on cellular options in PC12 lines and astrocytes is provided through the MTT test and propidium iodide labeling. ROS, mitochondrial transmembrane potential, pro-inflammatory cytokines IL-1β, IL-6, and INFγ, and the pattern of cell death of the two lines exposed to LPS and treated with BIS were measured. Finally, the cells were evaluated for morphology using the Scanning Electron Microscope (SEM). To search for molecular targets, molecular docking was performed to verify the BIS binding layer with TLR4, HMOX, and PI3K targets. The results demonstrated that BIS did not present a psychostimulant and relaxing effect, evidenced in the open field test, and also prevented the frequency of stereotypical behavior (creation) indicative of anxiety-like. Furthermore, treatment with BIS reversed similar depressive behavior in animals, evidenced by the forced swim test and Splash, in addition to improving the symptom of anhedonia in the sucrose solution preference test. Furthermore, we tested ourselves to evaluate the anxiolytic profile of BIS, reversing the behavior caused by LPS and improving short-term memory impairment. BIS provided reduced substances reactive to thiobarbituric acid and nitrite and altered cytokine levels. As for the in vitro model, in cellular predictions, there was an improvement in treatment with BIS and a reduction in the occurrence of apoptotic and necrotic events in both cell lines. ROS production was reduced about BIS, and mitochondrial transmembrane potential was maintained.Furthermore, the levels of pro-inflammatory cytokines were reverted to levels comparable to the control, demonstrating a potential neuroprotective effect of α-bisabolol in the LPS exposure model. Molecular docking demonstrated the binding stability of BIS with the targets TLR4, HMOX, and PI3K, with HMOX being the target with the most incredible depth and focusing on exploring new therapeutic targets. Given the reduced damage observed, α-bisabolol proved favorable for neuroinflammatory diseases like depression.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76908
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6956-2808
Author's Lattes: https://lattes.cnpq.br/2762659236505598
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9140-1795
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1180465052181572
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3962-6508
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4155623016673869
Access Rights: Acesso Aberto
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