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Moura AP, Parmeggiani B, Grings M, Alvorcem LDM, Boldrini RM, Bumbel AP, Motta MM, Seminotti B, Wajner M, Leipnitz G. Intracerebral Glycine Administration Impairs Energy and Redox Homeostasis and Induces Glial Reactivity in Cerebral Cortex of Newborn Rats. Mol Neurobiol 2015; 53:5864-5875. [PMID: 26497039 DOI: 10.1007/s12035-015-9493-7] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 1.1] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/26/2015] [Accepted: 10/15/2015] [Indexed: 01/05/2023]
Abstract
Accumulation of glycine (GLY) is the biochemical hallmark of glycine encephalopathy (GE), an aminoacidopathy characterized by severe neurological dysfunction that may lead to early death. In the present study, we evaluated the effect of a single intracerebroventricular administration of GLY on bioenergetics, redox homeostasis, and histopathology in brain of neonatal rats. Our results demonstrated that GLY decreased the activities of the respiratory chain complex IV and creatine kinase, induced reactive species generation, and diminished glutathione (GSH) levels 1, 5, and 10 days after GLY injection in cerebral cortex of 1-day-old rats. GLY also increased malondialdehyde (MDA) levels 5 days after GLY infusion in this brain region. Furthermore, GLY differentially modulated the activities of superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase depending on the period tested after GLY administration. In contrast, bioenergetics and redox parameters were not altered in brain of 5-day-old rats. Regarding the histopathological analysis, GLY increased S100β staining in cerebral cortex and striatum, and GFAP in corpus callosum of 1-day-old rats 5 days after injection. Finally, we verified that melatonin prevented the decrease of complex IV and CK activities and GSH concentrations, and the increase of MDA levels and S100β staining caused by GLY. Based on our findings, it may be presumed that impairment of redox and energy homeostasis and glial reactivity induced by GLY may contribute to the neurological dysfunction observed in GE.
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Affiliation(s)
- Alana Pimentel Moura
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Belisa Parmeggiani
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Mateus Grings
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Leonardo de Moura Alvorcem
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Rafael Mello Boldrini
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Anna Paula Bumbel
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Marcela Moreira Motta
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Bianca Seminotti
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Moacir Wajner
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil.,Serviço de Genética Médica do Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Guilhian Leipnitz
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Ramiro Barcelos No. 2600, 90035-003, Porto Alegre, RS, Brazil.
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Parmeggiani B, Moura AP, Grings M, Bumbel AP, Moura Alvorcem L, Tauana Pletsch J, Fernandes CG, Wyse ATS, Wajner M, Leipnitz G. In vitro
evidence that sulfite impairs glutamatergic neurotransmission and inhibits glutathione metabolism‐related enzymes in rat cerebral cortex. Int J Dev Neurosci 2015; 42:68-75. [DOI: 10.1016/j.ijdevneu.2015.03.005] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/14/2015] [Revised: 03/11/2015] [Accepted: 03/11/2015] [Indexed: 11/15/2022] Open
Affiliation(s)
- Belisa Parmeggiani
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Alana Pimentel Moura
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Mateus Grings
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Anna Paula Bumbel
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Leonardo Moura Alvorcem
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Julia Tauana Pletsch
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Carolina Gonçalves Fernandes
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Angela TS Wyse
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Moacir Wajner
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
- Serviço de Genética MédicaHospital de Clínicas de Porto AlegreRua Ramiro Barcelos, 2350 – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
| | - Guilhian Leipnitz
- Departamento de BioquímicaInstituto de Ciências Básicas da SaúdeUniversidade Federal do Rio Grande do SulRua Ramiro Barcelos, 2600 – Anexo – CEP90035‐003Porto AlegreRSBrazil
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