Intracerebral Glycine Administration Impairs Energy and Redox Homeostasis and Induces Glial Reactivity in Cerebral Cortex of Newborn Rats.
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.
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.
Alana Pimentel
AP
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
B
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
M
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
LM
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
RM
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
AP
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
MM
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
B
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.|Serviço de Genética Médica do Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Porto Alegre, RS, Brazil.
Moacir
M
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. guilhian@ufrgs.br.
Guilhian
G
Leipnitz
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Bioenergetic dysfunction; Glial reactivity; Glycine; Melatonin; Oxidative stress; Rat brain