Efeito da metformina sobre as alterações comportamentais e neurobiológicas em proles de camundongos induzidas ao Transtorno do Espectro Autista por ácido valproico
O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é uma condição associada ao neurodesenvolvimento caracterizada por déficits na interação social, comportamentos repetitivos e prejuízos cognitivos. Estudos sugerem que a exposição pré-natal ao ácido valproico (VPA) pode aumentar o risco de desenvolvimento do TEA, sendo amplamente utilizada como modelo experimental. A metformina, um fármaco tradicionalmente usado no tratamento do diabetes tipo 2, tem emergido como uma possível abordagem terapêutica no TEA, dada sua capacidade de modular vias metabólicas e inflamatórias, incluindo a via mTOR, envolvida na plasticidade sináptica e homeostase neuronal. O presente estudo teve como objetivo investigar o efeito da metformina sobre alterações comportamentais e bioquímicas na prole de camundongos com TEA induzido por VPA. Para isso, fêmeas prenhas receberam uma dose única de VPA (450 mg/kg) no 12,5º dia de gestação. Após o desmame (dia pós nascido 21 - PND21), os filhotes foram tratados com metformina (400 mg/kg) por via oral durante 15 dias. A avaliação comportamental foi realizada por meio de testes de atividade exploratória e ansiedade (Campo Aberto e Labirinto em Cruz Elevado), interação social (Teste de Interação Social), estereotipias (Autolimpezas) e memória operacional (Labirinto em Y). Após os testes, os animais foram eutanasiados e os tecidos do córtex pré-frontal e hipocampo foram analisados para quantificação de estresse oxidativo (MDA e GSH), atividade enzimática da acetilcolinesterase (AChE) e níveis totais de proteínas (Bradford). Além disso, foram conduzidos estudos de docking molecular para investigar a interação entre a metformina e a proteína mTOR. O tratamento com metformina resultou em melhora significativa nos parâmetros comportamentais em fêmeas (F) e em machos (M). Os animais tratados apresentaram maior locomoção (F: 115,3 ± 8,0 cruzamentos; M: 122,6 ± 6,8 cruzamentos; p < 0,05), redução da ansiedade (F: 4,5 ± 0,4 levantamentos; M: 1,6 ± 0,4 levantamentos; p < 0,0001), melhora na interação social (F: 11,6 ± 0,8 entradas na câmara social; M: 11,3 ± 0,3 entradas; p < 0,05) e redução dos comportamentos repetitivos (F: 6,7 ± 0,6 autolimpezas; M: 8,7 ± 0,6 autolimpezas; p < 0,01), assim como restaurou a memória operacional (F: 70,2 ± 3,3 M: 65,2 ± 2,714% de acertos; p < 0,001). Além disso, a metformina foi capaz de reduzir os níveis de MDA (F: 255,6 ± 54,8 pg/mL no córtex pré-frontal e 404,5 ± 73,2 no hipocampo M: 299,0 ± 21,3 pg/mL no córtex pré-frontal e 288,4 ± 48,6 no hipocampo; p < 0,01) e restaurar os níveis de GSH (F: 602,7 ± 29,0 µg/mL no hipocampo; M: 810,5 ± 89,1 µg/mL no córtex pré-frontal; p < 0,05). A metformina também aumentou os níveis de proteína total no córtex pré-frontal (F: 506,6 ± 66,22; M: 161,0 ± 8,6; p < 0,05). A atividade da AChE foi reduzida no córtex pré-frontal dos animais tratados (F: 53,8 ± 18,7 nmol/min/µg; M: 17,9 ± 5,3 nmol/min/µg; p < 0,001), sugerindo melhora na neurotransmissão colinérgica. As simulações de docking molecular indicaram que a metformina interage diretamente com a mTOR em quatro dos oito sítios previstos, apresentando valores de energia livre de Gibbs (ΔG) entre -4,8 kcal/mol e -4,1 kcal/mol, indicando afinidade favorável para modulação da via AMPK/mTOR, que desempenha um papel crítico no TEA. Esses achados reforçam o potencial da metformina como um agente neuroprotetor no TEA, promovendo uma melhora do comportamento e uma modulação do estresse oxidativo. Futuros estudos devem investigar os efeitos a longo prazo da metformina e sua aplicação clínica no TEA, considerando possíveis interações metabólicas e mecanismos adicionais envolvidos na resposta terapêutica.
Abstract:
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition characterized by deficits in social interaction, repetitive behaviors, and cognitive impairments. Studies suggest that prenatal exposure to valproic acid (VPA) may increase the risk of developing ASD and is widely used as an experimental model. Metformin, a drug traditionally used in the treatment of type 2 diabetes, has emerged as a potential therapeutic approach for ASD due to its ability to modulate metabolic and inflammatory pathways, including the mTOR pathway, which is involved in synaptic plasticity and neuronal homeostasis. This study aimed to investigate the effects of metformin on behavioral and biochemical alterations in the offspring of mice with VPA-induced ASD. Pregnant females received a single dose of VPA (450 mg/kg) on gestational day 12.5. After weaning (postnatal day 21 – PND21), the offspring were treated with metformin (400 mg/kg) orally for 15 days. Behavioral assessments included exploratory activity and anxiety tests (Open Field and Elevated Plus Maze), social interaction (Social Interaction Test), stereotypies (Self-Grooming), and working memory (Y-Maze). After the tests, the animals were euthanized, and tissues from the prefrontal cortex and hippocampus were analyzed for oxidative stress markers (MDA and GSH), acetylcholinesterase (AChE) enzymatic activity, and total protein levels (Bradford assay). Additionally, molecular docking studies were conducted to investigate the interaction between metformin and the mTOR protein. Metformin treatment significantly improved behavioral parameters in both females (F) and males (M). Treated animals exhibited increased locomotion (F: 115.3 ± 8.0 crossings; M: 122.6 ± 6.8 crossings; p < 0.05), reduced anxiety (F: 4.5 ± 0.4 rearing; M: 1.6 ± 0.4 rearing; p < 0.0001), improved social interaction (F: 11.6 ± 0.8 entries into the social chamber; M: 11.3 ± 0.3 entries; p < 0.05), and reduced repetitive behaviors (F: 6.7 ± 0.6 self-grooming; M: 8.7 ± 0.6 self-grooming; p < 0.01), as well as restored working memory (F: 70.2 ± 3.3; M: 65.2 ± 2.7% correct responses; p < 0.001). Furthermore, metformin reduced MDA levels (F: 255.6 ± 54.8 pg/mL in the prefrontal cortex and 404.5 ± 73.2 in the hippocampus; M: 299.0 ± 21.3 pg/mL in the prefrontal cortex and 288.4 ± 48.6 in the hippocampus; p < 0.01) and restored GSH levels (F: 602.7 ± 29.0 µg/mL in the hippocampus; M: 810.5 ± 89.1 µg/mL in the prefrontal cortex; p < 0.05). Metformin also increased total protein levels in the prefrontal cortex (F: 506.6 ± 66.22; M: 161.0 ± 8.6; p < 0.05). AChE activity was reduced in the prefrontal cortex of treated animals (F: 53.8 ± 18.7 nmol/min/µg; M: 17.9 ± 5.3 nmol/min/µg; p < 0.001), suggesting an improvement in cholinergic neurotransmission. Molecular docking simulations indicated that metformin interacts directly with mTOR at four of the eight predicted binding sites, with Gibbs free energy (ΔG) values ranging from -4.8 kcal/mol to -4.1 kcal/mol, suggesting a favorable affinity for modulating the AMPK/mTOR pathway, which plays a critical role in ASD. These findings reinforce the potential of metformin as a neuroprotective agent in ASD by improving behavior and modulating oxidative stress. Future studies should explore the long-term effects of metformin and its clinical application in ASD, considering possible metabolic interactions and additional mechanisms involved in its therapeutic response.
Tipo do Trabalho:
Dissertação
Referência:
Freitas, Madna Costa. Efeito da metformina sobre as alterações comportamentais e neurobiológicas em proles de camundongos induzidas ao Transtorno do Espectro Autista por ácido valproico. 2025. 104 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico ou Profissional em 2025) - Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, 2025. Disponível em: Acesso em: 11 de fevereiro de 2026
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