A poli (ADP-ribose) polimerase 1 (PARP1) é uma enzima com múltiplas funções celulares, predominantemente ativada por danos no DNA. A superexpressão de PARP1 tem sido associada a diversos distúrbios neurodegenerativos e o papel do estresse oxidativo tem sido investigado em relação à sua associação com a extensa ativação de PARP1, que pode causar uma crise energética e, finalmente, morte celular. Assim, a inibição de PARP1 tem sido considerada na literatura como uma nova possibilidade de intervenção terapêutica para várias doenças neurodegenerativas. Neste estudo, testamos a hipótese de que a inibição de PARP1 poderia proteger as células neurais contra danos oxidativos. Nosso objetivo foi caracterizar os efeitos da inibição de PARP1 por NU1025 contra danos induzidos in vitro pelo H2O2. Células SH-SY5Y (indiferenciadas e diferenciadas em neurônios), NPC5461 e PC12 foram utilizadas como sistemas modelo. Todas as células foram tratadas com NU1025 (20min) e H2O2 (4h), isoladamente ou em combinação, e analisadas após 24h. A inibição de PARP1 pelo composto NU1025 associada à indução de danos oxidativos pelo H2O2, causou uma redução significativa na viabilidade celular (mais de 40% em todos os modelos celulares), o que não foi observado nos tratamentos com os compostos utilizados isoladamente (H2O2 ou NU1025). Nas células SH-SY5Y indiferenciadas, o tratamento com H2O2 promoveu uma redução significativa na proporção G0/G1 (~9%) e um aumento significativo em Sub-G1 (~12%), os quais não foram observados nos neurônios; já o tratamento combinado (inibidor de PARP1 e H2O2) aumentou significativamente a proporção Sub-G1, tanto nas células indiferenciadas (~16%) quanto nos neurônios (~30%). Nos ensaios de morte celular, foi observado um aumento significativo na porcentagem de células necróticas após o tratamento com H2O2 (~17%), o qual foi potencializado pela combinação com o inibidor (NU1025 + H2O2) (~40%); no entanto, esses efeitos foram observados apenas em células SH-SY5Y indiferenciadas. Nestas, o tratamento combinado também provocou um aumento significativo nas quebras no DNA (~16%) e nos níveis intracelulares (~67%) e mitocondriais (~21%) do radical superóxido (O2). Por outro lado, uma redução significativa no potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm) foi promovida pelo tratamento com H2O2 (~35%), mas um efeito menos proeminente, mas ainda significativo, foi observado quando combinado com NU1025 (~29%). Alterações na massa mitocondrial não foram observadas em nenhum dos tratamentos. A expressão proteica de SOD1 foi aumentada significativamente (2,5 vezes) quando células indiferenciadas foram tratadas apenas com H2O2, mas na combinação de NU1025 e H2O2 esse aumento não foi observado. Como um todo, nossos resultados indicam que a redução da viabilidade celular em resposta à inibição de PARP1 seguida de indução de dano oxidativo possivelmente ocorreu como resultado do aumento de O2- intracelular, promovido pela baixa expressão de SOD1, que gerou danos ao DNA e, consequentemente, a morte celular. Assim, a inibição de PARP1 intensificou os níveis de dano oxidativo em células SH-SY5Y indiferenciadas e neurodiferenciadas, PC12 e NPC5461. Esses resultados destacam o papel crucial da PARP1 no reparo do DNA e nos mecanismos de defesa antioxidante, indicando que a inibição da PARP1 não parece representar um alvo terapêutico adequado para fundamentar novas estratégias terapêuticas para pacientes com doenças neurodegenerativas.

Poly (ADP-ribose)-polymerase 1 (PARP1) is an enzyme with multiple cellular functions, predominantly activated by DNA damage. Overexpression of PARP1 has been associated with several neurodegenerative disorders and the role of oxidative stress has been investigated regarding its association with an extensive PARP1 activation that may cause an energy crisis, and ultimately, cell death. Thus, PARP1 inhibition has been considered in the literature as a new possibility of therapeutic intervention for several diseases, including those of a neurodegenerative nature. Our aim was to characterize the effects of PARP1 inhibition by NU1025 against in vitro induced-damage by hydrogen peroxide (H2O2). Human neuroblastoma cells (SH-SY5Y-undifferentiated and differentiated into neurons), human neural progenitor cells (NPC5461) and rat pheochromocytoma cells (PC12) were used as model systems. All cells were treated with NU1025 (20min) and H2O2 (4 h), alone or in combination, and analyzed after 24h. PARP1 inhibition associated with induced-oxidative damage by H2O2, caused a significant reduction in cell viability (more than 40% in all cell models), which was not observed in treatments with each compound tested alone (H2O2 or NU1025). In undifferentiated SH-SY5Y cells, treatment with H2O2 alone promoted a significant reduction in the G0/G1 ratio (~9%) and increase in Sub-G1 (~12%), which were not observed in differentiated neurons, while the combined treatment (NU1025 + H2O2) promoted a significant increase in the Sub-G1 proportion in both undifferentiated cells (~16%) and neurons (~30%). In cell death assays, a significant increase in the percentage of necrotic cells was observed after treatment with H2O2 (~17%), which was potentiated by the combination with NU1025 (~40%); however, these effects were observed only in undifferentiated SH-SY5Y cells. In these, the combined treatment promoted a significant increase in DNA breaks (~16%) and in intracellular (~67%) and mitochondrial (~21%) superoxide radical (O2) levels. On the other hand, a significant reduction in mitochondrial membrane potential (ΔΨm) was promoted by treatment with H2O2 (~35%), but a less prominent, but still significant effect was observed when combined with NU1025 (~29%); however, changes in mitochondrial mass were not observed in any of the treatments. In addition, SOD1 protein expression was significantly increased (2.5-fold) when undifferentiated cells were treated with H2O2 alone, but the combination of NU1025 and H2O2 did not change SOD1 expression. As a whole, our results indicate that the reduction in cell viability in response to PARP1 inhibition followed by the induction of oxidative damage, possibly occurred as a result of the increase in intracellular O2- promoted by the low expression of SOD1, which generated DNA damage and, consequently, cell death. Thus, PARP1 inhibition intensified the levels of oxidative damage in undifferentiated and neurodifferentiated SH-SY5Y cells, PC12 and NPC5461 cell lines. These results highlight the crucial role of PARP1 in DNA repair and antioxidant defense mechanisms, indicating that PARP1 inhibition does not seem to represent a suitable therapeutic target to support new therapeutic strategies for patients with neurodegenerative diseases.