Óxido de grafeno e sistema nervoso central: avaliação dos efeitos na barreira hematoencefálica e perfil nanotoxicológico = Graphene oxide and central nervous system: evaluation of effects on blood brain barrier and nanotoxicological profile

Autor(es)

Monique Culturato Padilha Mendonça

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Ciências Médicas
• Data de defesa: 2016-06-23

Membros da banca

Maria Alice da Cruz Hofling; Frank Denis Torres Huaco; Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira; Patricia da Silva Melo; Leonardo Fernandes Fraceto

• Orientador: Maria Alice da Cruz Hofling

Resumo

A barreira hematoencefálica (BHE), localizada na interface sangue-cérebro, é uma estrutura dinâmica destinada a manter a homeostasia do sistema nervoso central (SNC) através da regulação altamente restritiva propiciada por barreiras físicas e moleculares, tanto paracelulares quanto transcelulares. Entretanto, a BHE também restringe a entrada de agentes terapêuticos importantes para o tratamento de desordens do SNC. Dentre as abordagens utilizadas para superar o problema, a utilização de nanomateriais é particularmente promissora. Os nanomateriais de carbono despertam grande interesse devido às extraordinárias propriedades físico-químicas que apresentam e ao fato de que a (sub)organização celular do SNC e dos nanomateriais a base de carbono compartilharem semelhanças morfológicas e funcionais. Na primeira fase deste projeto, analisamos (i) a capacidade do óxido de grafeno reduzido (rGO) modular a permeabilidade da BHE de ratos Wistar adultos, (ii) os possíveis mecanismos envolvidos neste processo, (iii) a toxicidade deste nanomaterial 15 minutos, 1 hora, 3 horas e 7 dias após administração de uma dose intravenosa única (7 mg/kg). rGO concentrou-se principalmente no tálamo e hipocampo, com pico de distribuição ocorrendo às 3 horas, como detectado por espectroscopia de massas por imagem. A presença sistêmica de rGO induziu abertura transitória da BHE no hipocampo dos animais como demonstrado em nível anatômico (infusão de azul de Evans), subcelular (microscopia eletrônica de transmissão) e molecular (expressão de proteínas da via paracelular e transcelular). Os ratos tratados com rGO mostraram-se clinicamente indistinguíveis dos animais controle injetados com veículo (água destilada). Análises hematológicas, histopatológicas (marcadores de neurônios e astrócitos), bioquímicas (avaliação nefrotoxicidade e hepatotoxicidade) e testes genotóxicos mostraram que a injeção de rGO produziu efeitos toxicológicos mínimos nos tempos avaliados. Comparando com o grupo controle, os animais tratados com rGO apresentaram diminuição nos níveis de ureia 3 horas pós-tratamento e aumento na atividade de superóxido-dismutase 1 hora e 7 dias pós-tratamento. Alterações intra-rGO-grupos foram leucocitose (rGO-1 hora vs. rGO-3 horas) e leucopenia (rGO-3 horas vs. rGO-7 dias), no entanto, nenhuma resposta inflamatória foi observada no soro e no hipocampo, região onde a BHE foi permeabilizada. Na segunda fase do projeto, foram realizados testes in vivo e in vitro com rGO funcionalizado com o polímero polietilenoglicol (PEG 6.000). A peguilação tem sido usada para melhorar as características físico-químicas dos nanomateriais. Com a concentração mais elevada (100 ug/ml), rGO não funcionalizado apresentou baixa toxicidade, enquanto rGO-PEG induziu efeitos deletérios e morte em cultura primárias de astrócitos e células endoteliais de cérebro de ratos. Corroborando os dados in vitro, houve progressiva diminuição na expressão de marcadores astrocitários (GFAP e conexina-43) e marcadores da junção de oclusão, adesão e lâmina basal (ocludina, ?-catenina e laminina) após injeção de rGO-PEG in vivo, dados estes indicativos de ruptura da BHE. A formação intracelular de espécies reativas de oxigênio in vitro e o aumento no sistema antioxidante enzimático in vivo induzido por rGO-PEG sugerem danos mediados por estresse oxidativo. Concluímos que dentro das condições experimentais utilizadas rGO, mas não rGO-PEG, pode ser uma ferramenta promissora a ser testada como veículo para entrega de fármacos que possuem difícil acesso ao SNC (AU)

• Processo FAPESP: 12/24782-5 - Óxido de grafeno e sistema nervoso central: avaliação dos efeitos na barreira hematoencefálica e perfil nanotoxicológico
• Beneficiário: Monique Culturato Padilha Mendonça
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado