Papel da enzima indoleamina-2,3-dioxigenase no efeito antidepressivo da suplementação com óleo de peixe

Abstract

Resumo: A depressão é uma doença psiquiátrica grave, com uma grande prevalência durante a vida. De acordo com a Organização Mundial da Saúde aproximadamente 320 milhões de pessoas sofrem de depressão em todo o mundo. O tratamento atual é baseado na Teoria Monoaminérgica, porém muitas evidências apontam para o envolvimento da inflamação na patogênese da depressão. Alguns autores mostram que a ligação entre a inflamação e a depressão é feita pela enzima Indoleamina-2,3- dioxygenase (IDO), que é responsável por catabolizar o triptofano dando origem às kinureninas, o que leva à diminuição da síntese de serotonina e promove sintomas depressivos. Estudos já mostraram que compostos com atividade anti-inflamatória, como os Ácidos Graxos Poli-insaturados Ômega-3, apresentam atividade antidepressiva, e são capazes de aumentar os níveis de serotonina no hipocampo de ratos. Devido a essas evidências, nós hipotetizamos que o efeito antidepressivo do ômega- 3 está relacionado com suas propriedades anti-inflamatórias, levando à inibição da enzima IDO e consequentemente aumentando os níveis de serotonina. Para testar essa hipótese, realizamos dois experimentos independentes, nos quais os animais foram suplementados com óleo de peixe (rico em ômega-3) por 50 dias. Após a suplementação, foi realizada uma única injeção sistêmica com o Lipopolissacarídeo bacteriano (LPS), capaz de induzir uma resposta inflamatória, e 24 horas após os animais foram submetidos aos testes do campo aberto e natação forçada modificado. No primeiro experimento, os animais receberam um pré-tratamento com com o inibidor competitivo da IDO 1-metil-DL-Triptofano (1-MT) e no experimento 2 os animais foram tratados com minociclina, um inibidor indireto dessa enzima. O pré-tratamento com esses inibidores foi feito 23h, 5h e 1h antes dos testes comportamentais. Após os testes, os animais foram ortotanasiados e os hipocampos obtidos para a quantificação de serotonina e seu metabólito ácido 5-hidroxiindolacético (5-HIAA) através da técnica de HPLC e para a expressão da IDO através do western blot. A injeção com LPS foi capaz de induzir um comportamento tipo-depressivo, que foi bloqueado pelo 1-MT, pela minociclina e pela suplementação. Os animais suplementados apresentaram maior fequência de natação comparados aos animais tratados com 1-MT e minociclina. A suplementação e a minociclina foram capazes de diminuir a expressão da IDO, sem efeitos adicionais sobre esta enzima quando os tratamentos foram combinados. Como esperado, o 1-MT não foi capaz de diminuir a expressão da IDO, uma vez que esta droga inibe diretamente esta enzima, impedindo apenas sua atividade. Os dados neuroquímicos mostram que o LPS foi capaz de diminuir a concentração de serotonina e aumentar seu turnover, e esses efeitos foram bloqueados pelos compostos anti-inflamatórios minociclina e óleo de peixe, mas não pelo 1-MT. Ainda, a suplementação com óleo de peixe teve efeito antidepressivo relacionado com o aumento de serotonina no hipocampo. É importante destacar que os animais suplementados que receberam apenas injeções de salina apresentaram níveis de serotonina, expressão da IDO e frequência de natação semelhantes aos animais que foram suplementados e receberam os outros tratamentos combinados. Esse fato indica que a inibição da IDO, embora importante, não é a única explicação para o efeito antidepressivo do ômega-3, e que este composto aumenta os níveis de serotonina através de outros mecanismos. Palavras-chave: depressão, ômega-3, óleo de peixe, inflamação, LPS, Indoleamina- 2,3-Dioxigenase, IDO, serotonina

Abstract:Depression is a severe psychiatric disease, with a high prevalence during life. Is twice common in women and according to World Health Organization approximately 320 million people suffer from depression worldwide. The Monoaminergic Theory is the basis of current treatment, but there are many evidence pointing out to the role of inflammation on pathogenesis of depression. Depressed patients have an increased rate of autoimmune disorders, and patients with inflammatory diseases, like cancer, HIV and rheumatoid arthritis have higher rates of depression. In animal models, systemic injection of bacterial endotoxin lipopolysaccharide evokes an acute inflammatory response and 24h after the injection rodents exhibit a depressive-like behavior, seen by higher immobility in the forced swim test. The link between inflammation and depression is made by the enzyme Indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO), which is activated by pro-inflammatory cytokines. This enzyme catabolizes tryptophan into kynurenines, decreasing the levels of serotonin and promoting depressive symptoms. Anti-inflammatory compounds, such as Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids, have antidepressant activity, increasing serotonin levels in hippocampus of rats. Here we hypothesized that this antidepressant effect of omega-3 is due to its antiinflammatory properties, and the mechanism is through IDO inhibition. In order to test this hypothesis, we performed two independent experiments, using the LPS model in fish-oil supplemented animals. In the first experiment, animals received a pretreatment with 1-MT and in the experiment 2 they were treated with minocycline. The use of these two inhibitors of IDO was made to test a possible potentiation of omega- 3 antidepressant activity. The supplementation was made for 50 days and LPS was injected 24h before the open field test and the modified forced swimming test. The pretreatment with the inhibitors was made 23h, 5h and 1h before these behavioral tests. After the tests, the hippocampi were obtained for quantification of serotonin and its metabolite, 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) by HPLC and IDO expression by western blot. We found a depressive-like state induced by LPS, which was blocked by 1-MT, Minocycline and fish-oil supplementation. Also, the supplemented animals presented higher swimming behavior compared to 1-MT and Minocycline. Minocycline and fish oil suppressed IDO expression, with no additional effects when these treatments were combined. LPS induced a decrease in serotonin levels and an increase in 5-HIAA/5-HT ratio, both blocked by the anti-inflammatory compounds minocycline and fish oil. The antidepressant-like behavior induced by omega-3 was related to an increase in serotonin levels in hippocampus, compared to all nonsupplemented groups. The fact that IDO expression in non-stressed animals is not significant, and the supplemented animals who received only saline presented higher levels of serotonin, support the idea that IDO inhibition is not the only explanation for antidepressant effect of fish-oil supplementation, and this compound increases serotonin through diffrent mechanisms. Key-words: depression, omega-3, fish oil, inflammation, LPS, Indoleamine-2,3- Dioxygenase, IDO, serotonin.