Stimulation of neural stem cell proliferation by inhibition of phosphodiesterase 5

Abstract

O cGMP é uma molécula sinalizadora que actua como segundo mensageiro e os seus níveis são regulados por um equilíbrio entre a sua produção e a sua hidrólise. O cGMP é sintetizado numa reacção catalisada pela guanilil ciclase solúvel (sGC), cuja activação depende de alguns factores, em particular o óxido nítrico (NO•). O NO• e o cGMP são importantes numa grande variedade de processos biológicos e, nos últimos anos, tem sido dada atenção ao seu envolvimento na formação de novos neurónios – neurogénese. A neurogénese ocorre ao longo da vida adulta no cérebro dos mamíferos e é afectada por vários factores, incluindo o NO•. As fosfodiesterases são enzimas responsáveis pela degradação do cGMP. Em algumas condições, como o envelhecimento, os níveis de cGMP estão diminuídos, podendo estar envolvidos na neurodegeneração relacionada com a idade, na diminuição da neurogénese e no declínio cognitivo. A inibição da hidrólise de cGMP poderá ser uma estratégia para aumentar os níveis de cGMP e, consequentemente, reverter estes efeitos. A fosfodiesterase tipo 5 (PDE5) é específica para a degradação de cGMP e está presente no cérebro. Curiosamente, existem alguns estudos sobre o aumento da neurogénese pelo uso de inibidores da PDE5. Nesta perspectiva, testámos o efeito de três inibidores com diferentes selectividades e potências para a PDE5, o T0156, o sildenafil e o zaprinast, na proliferação de células da zona subventricular. Com este trabalho mostrámos que os inibidores da PDE5 aumentam a proliferação celular, um efeito que parece estar envolvido na activação das vias das MAPK e da sGC. Contudo, estas não parecem ser as únicas vias activadas, sendo necessários mais estudos de modo a esclarecer os possíveis mecanismos envolvidos. De acordo com os resultados obtidos, os inibidores da PDE5 podem tornar-se numa estratégia terapêutica interessante para estimular a neurogénese adulta.

cGMP is a second messenger signaling molecule, whose levels are regulated by an equilibrium between its production and hydrolysis. cGMP is produced in a reaction catalyzed by soluble guanylyl cyclase (sGC) and this enzyme can be activated by factors such as nitric oxide (NO•). NO• and cGMP are important in a wide array of biological processes, and in the last years increasing attention has been given to their involvement in the formation of new neurons – neurogenesis. Neurogenesis occurs during the entire adult life in the mammalian brain, and is affected by several agents, including NO•. Phosphodiesterases are the enzymes responsible for the degradation of cGMP. In several conditions, such as aging, cGMP levels are decreased and may be involved in age-related neurodegeneration, decreased neurogenesis and cognitive decline. The inhibition of cGMP hydrolysis could be a strategy to increasing the levels of cGMP and, consequently, reverse these effects. Phosphodiesterase type 5 (PDE5) is specific for cGMP degradation and is present in the brain. Interestingly, there are a few studies reporting the enhancement of neurogenesis by the use of PDE5 inhibitors. Within this background, we tested the effect of three inhibitors with different selectivity and potency for PDE5, T0156, sildenafil and zaprinast, in the proliferation of subventricular zone cells. With this work we show that PDE5 inhibitors increase cell proliferation, an effect that appears to involve the activation of the sGC and MAPK pathways. However, these do not seem to be the only pathways activated and further studies are needed in order to clarify the mechanisms involved. In agreement with the present results, PDE5 inhibitors may be an interesting therapeutic approach for enhancing adult neurogenesis.