En diferentes desordenes neurodegenerativos coexisten dos factores predominantes: el daño excitotóxico y el déficit energético, cada uno de estos eventos puede ser consecuencia del otro y pueden estar ocurriendo a la vez; en este patrón de daño el Ca2+ juega un papel importante debido a que este puede encender diferentes vías metabólicas que pueden concluir en la muerte celular. En este trabajo nosotros evaluamos en un principio el efecto del acido quinolínico (QUIN) y el acido 3-nitropropiónico (3-NP) en la actividad motora, la lipoperoxidación (PL) y la funcionalidad mitocondrial de ratas lesionadas con estas toxinas, así como la posible participación del ONOO- a través del catalizador de su descomposición (Fe(TPPS)). Los datos obtenidos muestran que tanto el QUIN como el 3-NP disminuyen la actividad motora de las ratas 24 h y 7 días post lesión, y que el Fe(TPPS) parece aumentar la actividad vertical únicamente a las 24 h post-lesión para el caso del QUIN, y a los 7 días post-lesión para el 3-NP. Adicionalmente, el QUIN y el 3-NP aumentaron la PL y disminuyeron la funcionalidad mitocondrial a los dos tiempos evaluados y estos marcadores fueron totalmente atenuados por el Fe(TPPS) para ambos casos. Estos datos nos muestran que el QUIN y el 3-NP disminuyen la actividad motora de las ratas y sugieren la participación del ONOOen el daño evocado por estas toxinas. Por otra parte, evaluamos el papel del calcio en la PL evocada por la co-administración de 3- NP+QUIN en presencia de concentraciones subtóxicas (166 y 21 µM, respectivamente), en sinaptosomas de rata. Simultáneamente, y con la finalidad de caracterizar posibles mecanismos involucrados en la generación de daño oxidativo, se exploraron los efectos de fármacos con diferentes actividades, tales como el antagonista de receptores para NMDA, el MK-801; el precursor energético y agente antioxidante, acetil L-carnitina; el catalizador de la descomposición de peroxinitrito, Fe(TPPS); y el atrapador de radicales libres, la S-Alílcisteina, todos ellos en concentraciones crecientes (10-1000 µM). Grupos adicionales fueron incubados en paralelo en presencia de un quelante de calcio intracelular (BAPTA-AM) bajo las mismas condiciones experimentales. Los sinaptosomas expuestos a 3-NP + QUIN en un medio con calcio extracelular mostraron un incremento del 76% en la PL por arriba del control, y dicho efecto fue parcialmente atenuado por los agentes probados en el siguiente orden de potencia: Dizocilpina = Fe(TPPS) > acetíl-L-carnitina > S-alilcisteína. Bajo la condición de deprivación de calcio extracelular, el porcentaje de PL producido por ambas toxinas fue de 49%. Por su parte, el BAPTA-AM disminuyó más intensamente la PL inducida por ambas toxinas llegando hasta niveles basales. Nuestros resultados sugieren que el calcio intracelular juega un papel predominante en el daño oxidativo en este nuevo paradigma, soportando el concepto del sinergismo entre los mecanismos tóxicos de estas dos toxinas en el estrés oxidativo. Finalmente evaluamos la participación de proteasas en este modelo de co-administración en rebanadas estriatales de ratas a través del sus inhibidores (ICI, para calpaínas y z-VAD para caspasas) sobre la actividad de lactato deshidrogenasa (LDH), PL, funcionalidad mitocondrial y daño al DNA. La co-administración de QUIN+3-NP después de la primera hora de incubación produjo un aumento significativo de la PL, así como de la actividad de LDH, dicho efecto fue totalmente atenuado tanto por el z-VAD como por el ICI; sin embargo, en el caso de la funcionalidad mitocondrial, la cual se vió reducida por el empleo de estas toxinas, los inhibidores no tuvieron efecto significativo. A las tres horas de incubación observamos un efecto más pronunciado en los marcadores de daño producidos por el QUIN+3-NP, en este caso el ICI redujo por debajo del control los niveles de PL, al igual que la actividad de LDH, sin embargo no tuvo efecto en alguno en la reducción de la funcionalidad mitocondrial; por su parte de z-VAD redujo significativamente los niveles de PL y de la actividad LDH, y los niveles de funcionalidad mitocondrial fueron parcialmente recuperados. La PL y la actividad de LDH a las 6 horas de incubación disminuyeron con respecto a las 3 h de incubación con las toxinas, pero aun así eran significativamente diferentes al control y estos parámetros fueron parcialmente atenuados por ambos inhibidores de proteasas; la funcionalidad mitocondrial se mantuvo reducida al 50% y únicamente fue atenuada por el inhibidor de caspasas. En cuanto a la fragmentación de DNA se observa una degradación más que una fragmentación al co-incubar con las toxinas; sin embargo, el empleo de los inhibidores de proteasas disminuyó este patrón de degradación. Estos hallazgos sugieren la participación temprana de ambas proteasas en este modelo de daño neuronal, aunque aún falta caracterizar el tipo de muerte celular que ocurre en este paradigma. Los modelos de daño neuronal evaluados en este trabajo reflejaron la importancia del calcio, de las ERO y la participacion de las diferentes proteasas, lo cual puede conllevar a la muerte celular, sin embargo es importante resaltar que los tres modelos evaluados en este trabajo actúan de manera diferencial, y por lo cual es necesario caracterizar los mecanismos que ocurren en estos paradigmas.
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