Efeitos da metformina sobre a homeostase mitocondrial e redox em modelos celular e animal para a deficiência da sulfito oxidase

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Brondani, Morgana
• Orientador(a): Leipnitz, Guilhian
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Metformina; Sulfito oxidase; Homeostase; Oxirredução; Cofatores de molibdênio; Erros inatos do metabolismo; Mitocôndrias
• Palavras-chave em Inglês: Molybdenum cofactor deficiency; MOCS1-deficient fibroblasts; Sulfite; Brain; Redox homeostasis; Mitochondrial function
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/299377

A deficiência do cofator molibdênio (MoCD) é uma doença hereditária rara que afeta o metabolismo do enxofre, com grave sintomatologia, que ocorre devido a mutações nos genes que codificam enzimas envolvidas na biossíntese do cofator de molibdênio. Apesar de a MoCD afetar a atividade das enzimas sulfito oxidase (SO), aldeído desidrogenase e xantina desidrogenase, as quais são dependentes desse cofator, já está bem estabelecido que os sintomas são causados pela deficiência da SO. Mutações nos genes MOCS1, MOCS2 e GPHN resultam na MoCD tipo A, B e C, respectivamente. A doença é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual e elevada excreção urinária de compostos sulfurados, tais como sulfito, tiossulfato e S-sulfocisteína. Os pacientes apresentam sintomas neurológicos graves e anormalidades cerebrais, tais como encefalopatia, déficit psicomotor, convulsões, atrofia cortical e anormalidades nos gânglios da base. Apesar de os mecanismos fisiopatogênicos envolvidos na disfunção neurológica não estarem totalmente estabelecidos, trabalhos do nosso grupo demonstraram que os metabólitos acumulados causam disfunção bioenergética e induzem estresse oxidativo em cérebro de ratos. Saliente-se aqui que a SO, principal enzima deficiente nesse distúrbio, está localizada no espaco intermembrana da mitocôndria e, portanto, sugere-se que o maior acúmulo dos metabólitos ocorra nessa organela. Para explorar os mecanismos subjacentes da MoCD, avaliamos a função mitocondrial e a homeostase redox em fibroblastos de um paciente com MoCD tipo A (deficiência de MOCS1) e em um modelo animal em ratos Wistar através da administração intracerebroventricular (ICV) de sulfito. Dada a eficácia limitada dos tratamentos atuais para a doença, também investigamos o impacto da metformina nesses modelos. Em fibroblastos deficientes para a MOCS1, observamos diminuição da respiração basal, máxima e ligada ao ATP, juntamente com redução da capacidade respiratória de reserva. Além disso, os níveis das proteínas mitocondriais MFN1/2, OPA1, DRP1 e NRF1 estavam diminuídos, enquanto o conteúdo de p-DRP1 (Ser 637) estava elevado. Os níveis de superóxido também estavam aumentados nessas células. O tratamento com metformina reverteu essas alterações nos níveis proteicos. Além disso, a metformina aumentou a expressão de RNAm dos genes PRKAA1, PPARGC1A, SIRT1, DNM1L e mitofusina 1. Também foi observado um aumento na razão p- AMPK/T-AMPK induzido por metformina nos fibroblastos deficientes. Ainda, foi vista uma redução nos níveis de Sirt3, SOD2 e catalase, porém essas alterações não foram revertidas pela metformina. No modelo animal, a administração de sulfito prejudicou as defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas e alterou o funcionamento do ciclo do ácido cítrico e da cadeia de transporte de elétrons no estriado, córtex cerebral e cerebelo de ratos eutanasiados 2 e 24 h após a injeção. O pré-tratamento com metformina preveniu a disfunção bioenergética verificada no córtex cerebral e restaurou a homeostase redox no estriado. Nossos resultados indicam que a metformina induziu efeitos benéficos nos fibroblastos deficientes para a MOCS1 e mitigou os efeitos induzidos por sulfito no cérebro de ratos, modulando a biogênese e a fissão mitocondrial, sendo um promissor candidato farmacológico para o tratamento da MoCD.