Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340495.pdf: 1662080 bytes, checksum: 079d7095f84db1f40c79acbdd2f1074c (MD5) Previous issue date: 2016 / A guanosina, nucleosídeo derivado da purina guanina, exerce efeitos neuroprotetores e neurotróficos no Sistema Nervoso Central (SNC). Recentemente, um sistema de neurotransmissão purinérgica dos derivados da guanina, ou sistema guanosinérgico, foi proposto. Deste sistema de neurotransmissão, já são conhecidos transportadores de nucleosídeos e enzimas responsáveis pelo metabolismo intra e extracelular, porém os receptores de membrana seletivos para a guanosina ainda não foram claramente caracterizados. Alguns efeitos neuroprotetores da guanosina parecem depender da ativação dos receptores de adenosina A1R e A2AR. Nesta tese, foi avaliada (i) a interação da guanosina com oligômeros de receptores de adenosina A1RA2AR; e (ii) o efeito da guanosina em um modelo animal da doença de Alzheimer. No capítulo I, através da superexpressão heteróloga dos receptores A1 e A2A em células HEK293, demonstramos que a guanosina não altera a colocalização destes receptores na membrana celular e sua heteromerização, quando avaliada por BRET e complementação de fluorescência. A guanosina não tem efeito per se, mas inibe o aumento de Ca2+ intracelular induzido por agonista de A1R (CCPA) em células que expressam A1R. Em células que expressam A1R+A2AR guanosina previne a aumento de Ca2+ induzido por agonista de A1R ou de A2AR. Guanosina induz aumento de AMPc em células A2AR, mas inibe o aumento de AMPc na presença dos agonistas A2AR, adenosina e CGS21680. Experimentos de nanoBRET sugerem que a guanosina desloca a ligação do agonista A2AR (APEC) em células que expressam A2AR e oligômeros A1R+A2AR. O efeito neuroprotetor da guanosina, não é observado em um modelo de isquemia in vitro realizado em fatias hipocampais de camundongos knock-out para o A2AR. Os resultados sugerem que guanosina pode interferir com a sinalização celular ativada por A1R e A2AR, e na presença de agonistas A2AR, guanosina bloqueia a ativação deste receptor. Além disso, o efeito neuroprotetor da guanosina depende da expressão de A2AR. No capítulo II desta tese, o efeito neuroprotetor da guanosina foi avaliado em um modelo de toxicidade do peptídeo beta-amiloide (Aß1-40), um modelo animal da doença de Alzheimer. Guanosina administrada logo após a infusão i.c.v do Aß1-40 e durante 14 dias consecutivos reverteu o déficit cognitivo e o comportamento tipo-anedônico induzidos pelo Aß1- 40. Guanosina preveniu o aumento na captação de glutamato independente de Na+ induzido pelo Aß1-40. A análise dos níveis de purinas mostra que Aß1-40 aumentou os níveis de ADP e ATP no hipocampo dos animais, e que o tratamento com guanosina aumentou os níveis de GDP. Aß1-40 reduziu a expressão de GFAP na região CA1 do hipocampo dos camundongos e guanosina não alterou esse efeito. Não foi observada alteração nos níveis de sinaptofisina no hipocampo dos animais. Os resultados obtidos sugerem que guanosina previne alterações cognitivas e no transporte de glutamato induzidas pelo Aß1-40 em camundongos. Esta tese contribuiu para identificar os sítios extracelulares de interação da guanosina e adicionou evidências sobre o efeito neuroprotetor da guanosina.<br> / Abstract : Guanosine, the guanine-based nucleoside, exerts neurotrophic and neuroprotective effects in the Central Nervous System (CNS). A guaninebased purinergic system - or guanosinergic system ? has been recently proposed. In this neurotransmitter system some components are known, as nucleosides transporters and enzymes responsible for intra and extracellular metabolism. However, a selective extracellular site for guanosine interaction or guanosine receptor has not yet been clearly characterized. Some of guanosine neuroprotective effects seem to be dependent upon the activation of adenosine A1 or A2A receptors. In this study, we investigated (i) the possible guanosine interaction with A1RA2AR oligomers, and (ii) guanosine neuroprotective effect in an animal model of Alzheimer´s disease. Using A1R and A2AR heterologous expression in HEK193 cells, we showed that guanosine did not alter the colocalization of these receptors at the cellular membrane. Guanosine also did not modify A1R-A2AR heteromeric formation, evaluated with BRET and bimolecular fluorescence complementation (BiFC) techniques. Guanosine alone had no effect on intracellular Ca2+ signaling, but it inhibited the increase in Ca2+ induced by an A1R agonist (CCPA) in A1Rcells. In A1R+A2AR-expressing cells, guanosine prevents Ca2+ signaling evoked by A1R or A2AR agonists. Guanosine increased cAMP levels in A2AR cells, but it inhibited cAMP increase induced by adenosine or CGS21680 (A2AR agonists). NanoBRET experiments suggested that guanosine displaced the binding of an A2AR agonist (APEC), both in A2AR and A2AR+A1R cells. Guanosine neuroprotective effect in an in vitro model of ischemia was not observed in hippocampal slices of A2ARknockout mice. Data presented here suggest that guanosine can interfere on A1R and A2AR activated signaling pathways. However, in the presence of an A2AR agonist, guanosine blocks A2AR activation. Furthermore, the neuroprotective effect of guanosine is dependent on A2AR expression. In chapter II, we assessed guanosine neuroprotective effects against amyloid-beta peptide (Aß1-40) intracerebroventricular infusion, an animal model of Alzheimer´s disease. Guanosine treatment soon after Aß1-40 i.c.v infusion and once a day during the 14 consecutive days, inhibited the cognitive deficit and the anhedonic-like behavior induced by Aß1-40. Guanosine prevented the impairment in Na+-independent glutamate transport induced by Aß1-40. Purines levels analysis showed that Aß1-40 increased ATP and ADP at mice hippocampus, and guanosine increased GDP levels. Aß1-40 infusion decreased GFAP at CA1 hippocampal region, an effect not modified by guanosine. No changes in synaptophysin levels were observed. Presented data show that guanosine prevents cognitive alterations and the unbalance in glutamate transmission evoked by Aß1-40 in mice. Therefore, this thesis has contributed to identify extracellular sites to guanosine action and add information on the neuroprotective effects of guanosine.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339054.pdf: 1298700 bytes, checksum: 58ce48b4d8a780863e42ff7b9368aadc (MD5) Previous issue date: 2015 / Glioblastomas multiformes (GBM) são tumores sólidos de origem glial classificados como nível IV pela OMS, considerados altamente invasivos e possuem alta taxa proliferativa. Células de glioma possuem metabolismo energético diferencial que consiste na tendência em utilizar a glicose para formação de ATP via glicólise anaeróbica, mesmo em presença de oxigênio, característica conhecida como efeito Warburg. A preferência pela quebra da glicose como fonte energética se caracteriza como uma adaptação metabólica que pode beneficiar o crescimento e expansão do tumor. As células de gliomas podem liberar glutamato em altas concentrações. A diminuição da oferta de glicose pode sensibilizar as células de gliomas, pois muitos tumores não possuem mecanismos protetores eficientes para metabolização de substratos alternativos. A Carmustina (BCNU) e a Temozolomida (TMZ) fazem parte de uma classe de fármacos citotóxicos conhecidos como alquilantes de ADN, e são substâncias utilizadas em quimioterapia para tumores cerebrais. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tratamento de restrição de glicose conjugado ao uso de quimioterápicos na indução de morte celular, formação de EROs, liberação de glutamato, migração e morfologia celular em células de linhagem primária de GBM in vitro, derivadas de ressecção cirúrgica e nomeadas GBM1 pelo grupo de pesquisa. O tratamento de restrição teve duração de 24 horas, e após esse período foram aplicados os quimioterápicos TMZ e BCNU na concentração de 400 µM, por mais 24 horas. Os dados obtidos mostraram que a privação de glicose diminui a viabilidade destas células e, quando em conjunto com os quimioterápicos, foi possível notar uma sensibilização das células à ação dos fármacos. A formação de EROs no tratamento de 48 horas acompanha a diminuição da viabilidade e, nas primeiras horas (2, 4 e 6 horas),foi verificada diminuição nas concentrações de espécies reativas nos tratamentos de restrição em conjunto com BCNU. As taxas de liberação de glutamato não apresentaram modificações importantes. O tratamento diminuiu a migração celular e mostrou modificações na morfologia celular. A privação de glicose é uma possibilidade de tratamento alternativo não tóxico, e mostrou ter ação positiva contra as células GBM1.<br> / Abstract : Glioblastoma multiforme (GBM) are solid tumors of glial origin classified as level IV by WHO, considered highly invasive and with high proliferative rate. Glioma cells exhibit differential energy metabolism, with tendency to use glucose for ATP production through glycolysis, even in the presence of oxygen, a characteristic known as the Warburg Effect. This metabolic adaptation benefits the tumor growth and expansion. Glioma cells also have the characteristic of releasing high concentrations of glutamate. Decreased of glucose energy can sensitize gliomas cells because many tumors have no effective protective mechanisms for metabolizing alternative substrates. Carmustine (BCNU) and Temozolomide (TMZ) are cytotoxic drugs known as DNA alkylating agents, usually used in chemotherapy for brain tumors. The objective of this study was to evaluate the treatment effect of glucose restriction combined to chemotherapy in the induction of cell death, ROS formation, glutamate release, migration and cell morphology in primary cell line GBM vitro derived resection surgical and named GBM1 by the research group. Restriction treatment lasted for 24 hours and, after this period, TMZ and BCNU were applied at a concentration of 400 µM, for 24 hours. Data showed that glucose deprivation decreases cell viability and, with chemotherapy, was possible to notice a sensitizing cells to the drugs. ROS formation after 48 hour treatment follow viability?s decline. After early hours (2, 4 and 6 hours), was observed decrease in concentrations of reactive species in restriction combination with BCNU treatment. Glutamate release rates showed no significant changes. Treatment decreased cell migration and showed cells morphology changes. Glucose deprivation is a possibility of non-toxic and alternative treatment, capable to increase cellular sensitivity to the chemotherapy and shown to have positive action against GBM1 cells.

A encefalopatia hepática (EH) é um conjunto de manifestações neuropsiquiátricas associada a um quadro de insuficiência hepática. Essas manifestações são atribuídas sobretudo à elevação nos níveis de amônia no Sistema Nervoso Central (SNC), causando distúrbios na homeostase dos neurotransmissores, edema cerebral, neuroinflamação e aumento do estresse oxidativo. A perda de função do fígado pode acontecer de forma aguda ou insidiosa, acarretando diferentes respostas no SNC relacionadas à elevação aguda ou crônica da amônia. Um dos neurotransmissores envolvidos na fisiopatologia desta síndrome é o glutamato, o principal neurotransmissor excitatório do SNC. A excitotoxicidade glutamatérgica está presente em ambas as apresentações da encefalopatia hepática. A Guanosina, um nucleosídeo derivado da guanina, é conhecida por apresentar uma função neuroprotetora no sistema nervoso central, agindo como um antagonista do sistema glutamatérgico através do aumento da captação de glutamato, além de possuir efeitos tróficos e antioxidantes em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se um modelo de EH crônica (ligação do ducto biliar de ratos); e um de hiperamonemia aguda (administração intra peritoenal de amônia em ratos). No quadro de EH crônica, o tratamento com Guanosina resultou em uma melhora no teste comportamental Y maze, diminuição do glutamato no líquor e redução dos marcadores de estresse oxidativo. Já no modelo de hiperamonemia aguda, quadro muto semelhante à EH aguda, a Guanosina diminuiu o tempo em coma, normalizou as alterações do eletroencefalograma, aumentou a captação de glutamato, normalizou os níveis de glutamato e amônia no líquor, atenuou o estresse oxidativo e diminuiu a mortalidade. Para o nosso conhecimento, os resultados dessa tese são a primeira descrição do efeito neuroprotetor da Guanosina na EH, com importante contribuição para o estudo da doença. Além disso, surge como potencial alternativa terapêutica a ser estudada para quadros de insuficiência hepática grave em que muitas vezes somente o transplante hepático pode evitar uma deterioração neurológica irreversível. / Hepatic encephalopathy (HE) is a neuropsychiatric syndrome associated with liver disease. Increasing of ammonia in the Central Nervous System (CNS) is the main implicated mechanism, resulting in cerebral edema, neurotransmitters disturbance, neuroinflamation and oxidative stress damage. Hepatic insufficiency may be developed suddenly or subtle, resulting in acute or chronic hyperammonemia. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter in the CNS plays a major role in the physiopathology of this syndrome. Glutamatergic excitotoxicity is described in both presentations: acute and chronic encephalopathy. As Guanosine plays an important neuroprotective role in the CNS, exerting glutamatergic system antagonism, antioxidant activity and trophic effects on neural cells, in this study, we evaluated the neuroprotective effects of Guanosine on an animal model of hepatic encephalopathy. Initially, we demonstrated that Guanosine was neuroprotective against chronic hepatic encephalopathy (rats were submitted to bile duct ligation) once it has improved a behavioral test performance (Ymaze) and normalized cerebrospinal fluid (CSF) glutamate and brain oxidative stress parameters. Additionally, it was also investigated the Guanosine effects on acute hyperammonemia (rats were injected with ammonium acetate). The treatment was able to decrease oxidative stress damage, reduce glutamate and ammonia levels on CSF, increase glutamate uptake and improve neurological status in rats with severe acute hyperammonemia. Besides, Guanosine prevents death against acute hyperammonemia. Token altogether, we argue that Guanosine neuroprotective effect is related to its ability to antagonizing glutamatergic excitotoxicity by increasing glutamate uptake. Overall, to our knowledge, this is the first study presenting the neuroprotective effects of Guanosine on hepatic encephalopathy. Furthermore it could eventually be developed as a drug useful for helping severe hepatic encephalopathy, which, in many cases, liver transplant is the only alternative.

Acidemia glutárica tipo I (AGI) é uma doença metabólica hereditária causada pela mutação no gene que codifica a enzima glutaril-CoA desidrogenase (GCDH). Os principais sintomas aparecem entre os 6 meses e 3 anos de idade e são caracterizados por distonia progressiva, discinesia déficit neurológico, macrocefalia e crises epilépticas recorrentes. Um importante modelo experimental que apresenta características e fenótipo bioquímico muito semelhantes a AGI em humanos é o de camundongos nocaute para a enzima GCDH submetidos à dieta com sobrecarga de lisina (Gcdh -/--Lis). Estudos têm mostrado um desequilíbrio de neurotransmissão excitatória e inibitória no SNC, diminuição da recaptação de glutamato, diminuição da atividade da bomba Na+K+-ATPase, e inibição da enzima descarboxilase do ácido glutâmico (GAD) em modelos animais e em pacientes com AGI. Estas alterações parecem ser causadas pelo acúmulo dos ácidos glutárico, 3-OH-glutárico e glutacônico nos tecidos e fluidos corporais. Neste trabalho avaliamos o desenvolvimento de crises epilépticas espontâneas ou induzidas nos animais Gcdh - /--Lis e a possível associação com mudanças no padrão de liberação de glutamato e GABA no córtex cerebral, Para tanto, analisamos primeiramente o padrão de oscilações cerebrais e a presença de crises epilépticas espontâneas e induzidas por pentilenotetrazol (PTZ) através de técnicas eletrofisiológicas in vivo (vídeo-EEG). Posteriormente avaliamos em sinaptossomas corticais a liberação de glutamato e GABA por HPLC e o imunoconteúdo de vGLUT1, vGAT e GAD utilizando Western blot. A abordagem experimental foi igualmente realizada em animais Gcdh-/- com dieta normal e animais Gcdh+/+ com e sem sobrecarga de lisina (controle). Nossos resultados mostram que 72% dos animais Gcdh-/--Lis (13/18) apresentaram crises epilépticas espontâneas, sem nenhuma manifestação nos animais dos grupos Gcdh- /- (n= 18) ou controle (n=17). Além disso, houve um aumento da severidade das crises epilépticas induzidas com PTZ nos animais Gcdh-/--Lis quando comparados aos grupos Gcdh-/- e controle. Análise espectral do EEG evidenciou uma diminuição significativa das oscilações teta e gama com predomínio de ondas lentas nos animais Gcdh -/--Lis (n=9) quando comparados aos grupos Gcdh -/- (n=5) e controle (n=15). A liberação de glutamato e GABA basais e após despolarização nas preparações de sinaptossoma cortical nos grupos Gcdh -/- e Gcdh -/--Lis foi significativamente menor quando comparada com o grupo controle (p<0,05). Porém, a porcentagem de glutamato liberado após despolarização em relação ao basal aumentou significativamente no grupo Gcdh -/--Lis quando comparado com demais grupos (p<0,05) sem um aumento na porcentagem de liberação de GABA pósdespolarização. Esta diminuição na liberação de GABA foi associada a uma diminuição do imunoconteúdo de GAD em sinaptossomas corticais do grupo Gcdh -/- -Lis. Entretanto o imunoconteúdo dos transportados vesiculares de glutamato (vGLUT1) e GABA (vGAT) foram semelhantes em todos os grupos. Nossos resultados mostram uma hiperexcitabilidade neuronal nos animais Gcdh -/--Lis que pode, pelo menos em parte, estar relacionada com a diminuição nos níveis corticais de GABA pela diminuição da enzima GAD e pelo aumento da liberação de glutamato em relação ao GABA em situações de despolarização neuronal. Observamos também uma mudança no perfil de oscilações corticais que pode estar associada às alterações neurológicas e epileptogênese em AGI. Mecanismos eletrofisiológicos e moleculares envolvidos na epileptogênese dos animais Gcdh-/-- Lis estão em andamento. / Glutaric acidemia type I (GAI) is an inherited metabolic caused by mutations in the gene encoding glutaryl-CoA dehydrogenase (GCDH). Symptoms appear from 6 months to 3 years of age and are characterized by progressive dystonia, dyskinesia, neurological deficit, macrocephaly and recurrent seizures. An important experimental model with features and biochemical phenotype very similar to GAI in humans is the GCDH knockout mice under lysine overload special diet (Gcdh -/--Lis). Studies have shown an imbalance of excitatory and inhibitory neurotransmission in CNS, decreased reuptake of glutamate, and Na + K + ATPase pump activity and glutamic acid decarboxylase (GAD) inhibition in animal models and patients with GAI. These changes appear to be attributed to the increase of glutaric, 3-OH-glutaric and glutaconic acids in tissues and body fluids. In this work, we evaluated the development of spontaneous or induced seizures in Gcdh -/--Lis mice and the possible association with changes in glutamate and GABA release pattern in the cerebral cortex. Therefore, firstly we analyze the brain oscillation profile and the presence of spontaneous epileptic seizures and pentylenetetrazol (PTZ) - induced seizures using in vivo electrophysiology (video - EEG). Subsequently, we evaluated, in cortical synaptosomes, the glutamate and GABA release by HPLC and the VGLUT1, vGAT and GAD immunocontents using Western blot. The same experimental approach was conducted in Gcdh-/- mice under normal diet and Gcdh+/+ mice under either normal diet or under lysine overload (control). Our results show that 72 % of Gcdh -/--Lis mice ( 13/18 ) had spontaneous seizures, while no seizures were observed in Gcdh-/-(n = 18) and control (n = 17) groups. In addition there was an increase in severity of PTZ-induced seizures in Gcdh -/--Lis mice when compared to Gcdh-/- and control groups. EEG spectral analysis showed a significant decrease in theta and gamma oscillations with a predominance of slow waves in Gcdh -/--Lis mice (n = 9) when compared to Gcdh-/- (n = 5) and control (n = 15) groups. The release of glutamate and GABA before and after depolarization was significantly lower in cortical synaptosome preparations from Gcdh -/- and Gcdh -/--Lis mice when compared with control group (p<0.05). However, the percentage of glutamate released after depolarization increased significantly in Gcdh -/--Lis mice when compared with other groups (p<0.05), with no increase in percentage of GABA release post-depolarization. This reduction in GABA release was associated with a decreased immunocontent of GAD in cortical synaptosomes from Gcdh -/--Lis. However, the immunocontent of vesicular glutamate and GABA transporter (VGLUT1 and vGAT) were similar in all groups. Our results show that Gcdh -/--Lis mice exhibited neuronal hyperexcitability that can be, at least in part, related to reduced levels of GABA in cerebral cortex induced by decreased in the GAD immunocontent and the increased glutamate release during neuronal depolarization. We also observed a change in the cortical oscillation profile that can be associated with neurological abnormalities and epileptogenesis in AGI. Electrophysiological and molecular mechanisms underlying epileptogenesis in Gcdh -/--Lis mice are under investigation.

Acidemia glutárica tipo I (AGI) é uma doença metabólica hereditária causada pela mutação no gene que codifica a enzima glutaril-CoA desidrogenase (GCDH). Os principais sintomas aparecem entre os 6 meses e 3 anos de idade e são caracterizados por distonia progressiva, discinesia déficit neurológico, macrocefalia e crises epilépticas recorrentes. Um importante modelo experimental que apresenta características e fenótipo bioquímico muito semelhantes a AGI em humanos é o de camundongos nocaute para a enzima GCDH submetidos à dieta com sobrecarga de lisina (Gcdh -/--Lis). Estudos têm mostrado um desequilíbrio de neurotransmissão excitatória e inibitória no SNC, diminuição da recaptação de glutamato, diminuição da atividade da bomba Na+K+-ATPase, e inibição da enzima descarboxilase do ácido glutâmico (GAD) em modelos animais e em pacientes com AGI. Estas alterações parecem ser causadas pelo acúmulo dos ácidos glutárico, 3-OH-glutárico e glutacônico nos tecidos e fluidos corporais. Neste trabalho avaliamos o desenvolvimento de crises epilépticas espontâneas ou induzidas nos animais Gcdh - /--Lis e a possível associação com mudanças no padrão de liberação de glutamato e GABA no córtex cerebral, Para tanto, analisamos primeiramente o padrão de oscilações cerebrais e a presença de crises epilépticas espontâneas e induzidas por pentilenotetrazol (PTZ) através de técnicas eletrofisiológicas in vivo (vídeo-EEG). Posteriormente avaliamos em sinaptossomas corticais a liberação de glutamato e GABA por HPLC e o imunoconteúdo de vGLUT1, vGAT e GAD utilizando Western blot. A abordagem experimental foi igualmente realizada em animais Gcdh-/- com dieta normal e animais Gcdh+/+ com e sem sobrecarga de lisina (controle). Nossos resultados mostram que 72% dos animais Gcdh-/--Lis (13/18) apresentaram crises epilépticas espontâneas, sem nenhuma manifestação nos animais dos grupos Gcdh- /- (n= 18) ou controle (n=17). Além disso, houve um aumento da severidade das crises epilépticas induzidas com PTZ nos animais Gcdh-/--Lis quando comparados aos grupos Gcdh-/- e controle. Análise espectral do EEG evidenciou uma diminuição significativa das oscilações teta e gama com predomínio de ondas lentas nos animais Gcdh -/--Lis (n=9) quando comparados aos grupos Gcdh -/- (n=5) e controle (n=15). A liberação de glutamato e GABA basais e após despolarização nas preparações de sinaptossoma cortical nos grupos Gcdh -/- e Gcdh -/--Lis foi significativamente menor quando comparada com o grupo controle (p<0,05). Porém, a porcentagem de glutamato liberado após despolarização em relação ao basal aumentou significativamente no grupo Gcdh -/--Lis quando comparado com demais grupos (p<0,05) sem um aumento na porcentagem de liberação de GABA pósdespolarização. Esta diminuição na liberação de GABA foi associada a uma diminuição do imunoconteúdo de GAD em sinaptossomas corticais do grupo Gcdh -/- -Lis. Entretanto o imunoconteúdo dos transportados vesiculares de glutamato (vGLUT1) e GABA (vGAT) foram semelhantes em todos os grupos. Nossos resultados mostram uma hiperexcitabilidade neuronal nos animais Gcdh -/--Lis que pode, pelo menos em parte, estar relacionada com a diminuição nos níveis corticais de GABA pela diminuição da enzima GAD e pelo aumento da liberação de glutamato em relação ao GABA em situações de despolarização neuronal. Observamos também uma mudança no perfil de oscilações corticais que pode estar associada às alterações neurológicas e epileptogênese em AGI. Mecanismos eletrofisiológicos e moleculares envolvidos na epileptogênese dos animais Gcdh-/-- Lis estão em andamento. / Glutaric acidemia type I (GAI) is an inherited metabolic caused by mutations in the gene encoding glutaryl-CoA dehydrogenase (GCDH). Symptoms appear from 6 months to 3 years of age and are characterized by progressive dystonia, dyskinesia, neurological deficit, macrocephaly and recurrent seizures. An important experimental model with features and biochemical phenotype very similar to GAI in humans is the GCDH knockout mice under lysine overload special diet (Gcdh -/--Lis). Studies have shown an imbalance of excitatory and inhibitory neurotransmission in CNS, decreased reuptake of glutamate, and Na + K + ATPase pump activity and glutamic acid decarboxylase (GAD) inhibition in animal models and patients with GAI. These changes appear to be attributed to the increase of glutaric, 3-OH-glutaric and glutaconic acids in tissues and body fluids. In this work, we evaluated the development of spontaneous or induced seizures in Gcdh -/--Lis mice and the possible association with changes in glutamate and GABA release pattern in the cerebral cortex. Therefore, firstly we analyze the brain oscillation profile and the presence of spontaneous epileptic seizures and pentylenetetrazol (PTZ) - induced seizures using in vivo electrophysiology (video - EEG). Subsequently, we evaluated, in cortical synaptosomes, the glutamate and GABA release by HPLC and the VGLUT1, vGAT and GAD immunocontents using Western blot. The same experimental approach was conducted in Gcdh-/- mice under normal diet and Gcdh+/+ mice under either normal diet or under lysine overload (control). Our results show that 72 % of Gcdh -/--Lis mice ( 13/18 ) had spontaneous seizures, while no seizures were observed in Gcdh-/-(n = 18) and control (n = 17) groups. In addition there was an increase in severity of PTZ-induced seizures in Gcdh -/--Lis mice when compared to Gcdh-/- and control groups. EEG spectral analysis showed a significant decrease in theta and gamma oscillations with a predominance of slow waves in Gcdh -/--Lis mice (n = 9) when compared to Gcdh-/- (n = 5) and control (n = 15) groups. The release of glutamate and GABA before and after depolarization was significantly lower in cortical synaptosome preparations from Gcdh -/- and Gcdh -/--Lis mice when compared with control group (p<0.05). However, the percentage of glutamate released after depolarization increased significantly in Gcdh -/--Lis mice when compared with other groups (p<0.05), with no increase in percentage of GABA release post-depolarization. This reduction in GABA release was associated with a decreased immunocontent of GAD in cortical synaptosomes from Gcdh -/--Lis. However, the immunocontent of vesicular glutamate and GABA transporter (VGLUT1 and vGAT) were similar in all groups. Our results show that Gcdh -/--Lis mice exhibited neuronal hyperexcitability that can be, at least in part, related to reduced levels of GABA in cerebral cortex induced by decreased in the GAD immunocontent and the increased glutamate release during neuronal depolarization. We also observed a change in the cortical oscillation profile that can be associated with neurological abnormalities and epileptogenesis in AGI. Electrophysiological and molecular mechanisms underlying epileptogenesis in Gcdh -/--Lis mice are under investigation.

O consumo desenfreado de etanol traz consequências negativas, que envolvem problemas fisiopatológicos e de socialização do indivíduo, além de questões de saúde pública. Seu consumo por mulheres grávidas acarreta em danos ao desenvolvimento e formação cerebral do feto, causando a Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Uma forma mais abrangente deste distúrbio é a FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), que inclui formas brandas de SAF, bem como qualquer desordem neurológica ou congênita em decorrência do etanol. O objetivo do estudo é avaliar as alterações comportamentais e neuroquímicas em peixezebra adulto após a exposição a diferentes concentrações de etanol na fase inicial do seu desenvolvimento. Para a indução desta desordem, utilizamos ovos de peixe-zebra com 24h pós-fertilização, expostos a diferentes concentrações de etanol: 0%, 0,1%, 0,25%, 0,5% e 1%, durante duas horas. Acompanhamos o desenvolvimento destes animais até a fase adulta (4 meses), onde foram realizadas diferentes tarefas comportamentais: exploração do aparato novel tank e interação social, além de captação de glutamato, como medida neuroquímica. Como resultados mais relevantes, destacam-se a exploração de todo o aparato pelo grupo controle e uma diminuição concentração-dependente da exploração pelos grupos expostos previamente ao etanol; maior permanência no fundo do novel tank nas concentrações elevadas de etanol; uma diminuição concentração-dependente do tempo de permanência próximo ao cardume de acordo com o aumento da concentração de etanol. Quanto às análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações mais elevadas de etanol. A posterior intervenção farmacológica com buspirona reverteu o perfil comportamental previamente observado pelo efeito do etanol. Considerando as análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações intermediárias (0.25 e 0,5%)de etanol. Concluímos que a exposição prévia a diferentes concentrações de etanol na fase embrionária leva a alterações comportamentais na fase adulta, tais como diminuição de exploração frente a novidades, ansiedade e diminuição de interação social. / The excessive consumption of ethanol has negative consequences, which involve pathophysiological and individual socialization issues, and public health issues. Its consumption by pregnant women causes damage to brain development and formation of the fetus, causing fetal alcohol syndrome (FAS). A broader form of this disorder is the FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), which includes milder forms of FAS, as well as any neurological disorder or congenital due to ethanol. This project proposes to assess the behavioral and neurochemical alterations in adult zebrafish after exposure to different concentrations of ethanol in the initial phase of its development. To induce this disorder, we use zebrafish eggs and 24h post-fertilization exposed to different concentrations of ethanol, 0%, 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1%, for two hours. We observed the development of these animals to juvenile and adulthood, which will be performed different behavioral tasks: exploration of novel apparatus tank and social interaction, as well as glutamate uptake, as measured neurochemistry. Among the most relevant results, we highlight the exploration of the whole apparatus for the control group and a concentration-dependent decrease of exploration by groups previously exposed to ethanol. It was observed high time spent in the bottom of the novel tank in high concentrations of ethanol. Furthermore, elevated spend time close to social interaction chamber was observed, with a dose-dependent decrease of this time in accordance with the increase of ethanol concentration. Further pharmacological intervention with buspirone reversed the behavioral profile previously observed the effect of ethanol. Considering biochemical analysis, glutamate uptake showed a significant decrease in the transport function of this neurotransmitter in animals treated with intermediated doses of ethanol. We conclude that prior exposure to different concentrations of ethanol in infancy leads to behavioral changes in adulthood, such as decreased operating front the news, anxiety and decreased social interaction.

O glioblastoma (GBM) é o mais comum dos tumores primários malignos que afetam o Sistema Nervoso Central (SNC), sendo um dos cânceres mais letais. A ressecção cirúrgica desse tumor é o tratamento de intervenção inicial mais utilizado nos pacientes. Embora a radioterapia e a quimioterapia aumente a sobrevida, a maioria dos pacientes chega ao óbito em até um ano após o diagnóstico. Além disso, os GBM estão entre os tumores mais resistentes à radiação e à quimioterapia. Dessa forma, torna-se imprescindível a busca de novas estratégias terapêuticas que visem à melhora da qualidade de vida dos pacientes e ao aumento do tempo de sobrevida. O glutamato (L-Glu) é o aminoácido encontrado em maior concentração no SNC e ele exerce seus papéis fisiológicos e patológicos através da ativação de receptores de membrana metabotrópicos e ionotrópicos. Diversos estudos in vitro e in vivo têm demonstrado que células de GBM liberam altos níveis de L-Glu para o meio extracelular, o que promove a sua proliferação e migração, contribuindo para a malignidade deste tipo de tumor. De fato, é provável que a ligação desse aminoácido aos receptores metabotrópicos de glutamato (mGluR) relacione-se com a agressividade dos GBM, visto que eles são amplamente expressos nestas células. Dessa forma, o objetivo desta tese foi investigar o papel dos mGluR sobre a agressividade de GBM, buscando uma assinatura gênica que tenha valor como potencial biomarcador prognóstico e preditivo de tratamento complementar adjuvante. Através da uma meta-análise de duas coortes de amostras de GBM humanos foi possível identificar uma assinatura gênica de mGluR com valor prognóstico, na qual biópsias com alta expressão gênica de mGluR3 e baixa de mGluR4 e mGluR6 predizem um desfecho antecipado para os pacientes. O potencial desses receptores sobre a malignidade desses tumores foi avaliado por experimentos in vitro utilizando o tratamento de linhagens de GBM com ligantes de mGluR. O bloqueio farmacológico de mGluR do grupo II pelo antagonista LY341495 e a ativação farmacológica de mGluR III por L-AP4 diminuíram a porcentagem de células de linhagem de GBM em 25-28 %. A combinação desses tratamentos não apresentou efeito sinérgico. O potencial da assinatura gênica também foi avaliado in vivo utilizando ratos implantados ortotopicamente com células da linhagem C6 e tratados intracisternalmente com os ligantes de mGluR e intraperitonealmente com quimioterápico padrão, a temozolamida. Os resultados obtidos nos experimentos in vivo, apesar de preliminares, em relação ao tratamento com os ligantes de mGluR, são muito promissores, permitindo várias perspectivas em relação a adaptações de protocolo e a realização de experimentos complementares. Este estudo demonstrou que a avaliação da expressão gênica de mGluR3, 4 e 6 em biópsias de GBM humanos possui um grande potencial prognóstico. A diminuição do número de células da linhagem C6 após o tratamento in vitro com ligantes de mGluR (LY341495 e L-AP4) está de acordo com o comportamento de agressividade previsto nos estudos in silico. Embora mais experimentos in vitro e in vivo sejam necessários para melhor avaliação do potencial dessa assinatura gênica de mGluR, os resultados obtidos indicam que a avaliação da expressão dos oito subtipos de mGluR em biópsias de GBM pode ser considerada em âmbito clínico para guiar futuras intervenções quimioterápicas. / Glioblastoma (GBM) is the most common malignant primary tumor of Central Nervous System (CNS) and one of the most lethal cancers. Surgical resection of this tumor is the most commonly initial intervention treatment used in patients. Although radiotherapy and chemotherapy increase survival, it is expected that the majority of patients will die within a year after diagnosis. In addition, GBM are among the most radiation- and chemotherapy-resistant tumors. Thus, it is imperative to search for new therapeutic strategies that aim to improve patients' quality of life and to increase survival time. Glutamate (L-Glu) is the amino acid found in higher concentration in CNS and it exerts its physiological and pathological roles through the activation of metabotropic and ionotropic membrane receptors. Several studies have demonstrated in vitro and in vivo that GBM cells release high levels of L-Glu into extracellular medium. This event was shown to promote GBM proliferation and migration, contributing to the malignancy of this type of tumor. Indeed, it is likely that the binding of that amino acid to metabotropic glutamate receptors (mGluR) relates to GBM aggressiveness, since they are widely expressed in these cells. Thus, the objective of this work was to investigate the role of mGluR on GBM aggressiveness, searching for a gene signature that has potential value as biomarker to predict the prognosis and adjuvant complementary treatment. Through the meta-analysis of two GBM human samples cohorts, it was possible to identify an mGluR gene signature with prognostic value, in which biopsies with high mGluR3 and low mGluR4 and mGluR6 gene expression predict an early outcome for patients. The potential of these receptors on the malignancy of these tumors was assessed by in vitro experiments through the treatment of GBM lineages with mGluR ligands. Pharmacological blockade of group II mGluR by LY341495 and pharmacological activation of group III mGluR by L-AP4 decreased the amount of C6 cells in 25-28 %. The combination of these treatments had no synergistic effect. The potential of the gene signature was also assessed in vitro using GBM-implanted rats treated intracisternally with mGluR ligands and intraperitoneally with standard chemotherapy, temozolomide. The results obtained in in vivo experiments, although very preliminary in relation to treatment with the mGluR ligands, are very promising, allowing several perspectives regarding protocol adaptations and the accomplishment of complementary experiments. This study demonstrated that evaluation of mRNA levels of mGluR3, 4, and 6 in human GBM biopsies has a great prognostic potential. The decrease in number of C6 cells after in vitro treatment with mGluR ligands (LY341495 and L-AP4) is in accordance with the predicted aggressiveness behavior proposed in silico. Although further in vitro and in vivo experiments are required for better evaluation of mGluR gene signature potential, these results indicate that evaluation of the eight mGluR subtypes in GBM biopsies may be considered in clinical scope to guide future chemotherapeutic interventions.

O hipotálamo é uma região cerebral fundamental na detecção e na integração de sinais nutricionais e hormonais da periferia, proporcionando mudanças fisiológicas adequadas para a manutenção da homeostase energética, além de estar envolvido em outras funções essenciais aos organismos, tais como a regulação do balanço energético, da temperatura corporal, do ritmo circadiano e da reprodução. O hipotálamo também é uma estrutura crucial durante o envelhecimento, em virtude do papel dominante que desempenha no organismo e, considerando-se o aumento da expectativa de vida da população mundial, entender as alterações ocorridas nesta região cerebral pode ajudar a elucidar mecanismos patofisiológicos de doenças neurometabólicas, bem como levar a uma melhora na qualidade de vida dos indivíduos. Os astrócitos hipotalâmicos desempenham várias funções que podem afetar diretamente a homeostase energética, pois estas células estão envolvidas na detecção e no transporte de nutrientes, e expressam receptores para hormônios metabólicos e neuropeptídios, podendo modular a atividade dos neurônios responsáveis pelo controle do apetite e saciedade. Além disso, este tipo celular participa da resposta inflamatória na região hipotalâmica, podendo levar à resistência à leptina e à intolerância à glicose. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar as características morfofuncionais de culturas primárias de astrócitos hipotalâmicos de ratos Wistar recém-nascidos, adultos e envelhecidos (1-2 dias, 90 dias e 180 dias, respectivamente). Foram observadas alterações idade-dependentes na regulação da homeostase glutamatérgica, biossíntese da glutationa, perfil de aminoácidos, metabolismo da glicose, suporte trófico, resposta inflamatória e sensibilidade à leptina. Além disso, verificou-se que importantes vias de sinalização, tais como Nrf-2/HO-1, p38 MAPK, NFκB, COX-2, iNOS e PI3K/Akt, apresentaram alterações com o passar da idade. Portanto, este estudo evidencia que a capacidade homeostática dos astrócitos hipotalâmicos se mostra alterada ao longo do processo de envelhecimento e que, consequentemente, estas células podem estar envolvidas no desenvolvimento de distúrbios metabólicos, tornando-se alvos terapêuticos em potencial. / The hypothalamus is a fundamental brain region in the detection and integration of nutritional and hormonal signals from the periphery, providing adequate physiological changes to maintain energy homeostasis, besides being involved in other essential functions to the organisms, such as: energy balance, temperature, circadian rythm and reproduction. Additionally, the hypothalamus is crucial in the aging process, due its neurometabolic role, and considering the extending human life span, understanding the changes in this brain region might contribute to elucidate the patho(phisio)logical mechanisms of neurometabolic diseases, as well as might improve the healthy of individuals. Hypothalamic astrocytes perform various functions that may directly affect energy homeostasis, since these cells are involved in the detection and transport of nutrients, and express receptors for metabolic hormones and neuropeptides, thus modulating the activity of neurons responsible for controlling appetite and satiety. In addition, these cells participate in the inflammatory response in the hypothalamic region, and may lead to leptin resistance and glucose intolerance. Thus, the aim of this study was to evaluate the morphofunctional properties of primary cultures of hypothalamic astrocytes from newborn, adult and aged Wistar rats (1-2 days, 90 days and 180 days, respectively). Age-dependent changes in the regulation of glutamatergic homeostasis, glutathione biosynthesis, amino acid profile, glucose metabolism, trophic support, inflammatory response and leptin sensitivity were observed. Furthermore, important signaling pathways, such as Nrf-2/HO-1, p38 MAPK, NFκB, COX-2, iNOS and PI3K/Akt, changed with age. Therefore, this study showed that the homeostatic capacity of hypothalamic astrocytes is altered throughout the aging process and that, consequently, these cells may be involved in metabolic disorders, becoming potential therapeutic targets.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-09-21T18:03:11Z No. of bitstreams: 1 FranciscoMarceloVictor.pdf: 2391704 bytes, checksum: 4edeacd54e236a943cfebb1187a37c40 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-21T18:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoMarceloVictor.pdf: 2391704 bytes, checksum: 4edeacd54e236a943cfebb1187a37c40 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão / In this work, DL-glutamic acid monohydrate crystals (DLAGM) were grown by the technique of slow evaporation of the solvent. Initially the crystal was characterized by Xray diffraction using the powder method and its structural parameters adjusted by the Rietveld method, and thus, its orthorhombic crystal structure of space group Pbca (D2h), with eight molecules per unit cell. Raman scattering measurements were performed and the vibrational normal modes of DLAGM crystal were tentatively assigned using, mainly, glutamic acid polymorph crystals. The DLAGM crystal was studied by Raman spectroscopy under conditions of high hydrostatic pressures up to 6.9 GPa, as well as by X-ray diffraction in the range of 3.0-15.0 GPa. Changes in the lattice modes show that the crystal undergoes a phase transition in the pressure range of 5.1-5.7 GPa characterized by the disappearance and splitting of bands as well as the discontinuity in the slope dω/dP of these vibrational modes, modifications in vibrational internal modes (NH3 +, CO2-, H2O) and appearance of new bands. In addition, decompression at ambient pressure shows that the phase transition is reversible. For pressure XRD measurements, a phase transition was observed in the same pressure range as in the Raman experiment (5.0-5.8 GPa), characterized mainly by the appearance of new peaks at 5.8 GPa. Comparing such behaviora with those of L-glutamic hydrochloric, α-glutamic and β-glutamic acids, a great stability is observed for DL-glutamic monohydrate. / Neste trabalho, cristais de DL-ácido glutâmico monohidratados (DLAGM) foram crescidos pela técnica de evaporação lenta do solvente. Inicialmente o cristal foi caracterizado por meio de difração de raios X usando o método do pó e seus parâmetros estruturais ajustados pelo método de Rietveld, e assim, constatando sua estrutura cristalina ortorrômbica de grupo espacial Pbca (D2h), com oito moléculas por célula unitária. Medidas de espalhamento Raman foram realizadas e os modos normais de vibração do cristal foram atribuídos tentativamente usando-se, principalmente, cristais de polimorfos do ácido glutâmico. O cristal de DLAGM foi estudado por espectroscopia Raman em condições de altas pressões hidrostáticas em até 6,9 GPa, bem como por difração de Raios X no intervalo de 3,0-15,0 GPa. Mudanças nos modos de rede mostram que o cristal sofre uma transição de fase no intervalo de pressão de 5,1-5,7 GPa, caracterizada pelo desaparecimento e splitting de bandas, bem como a descontinuidade na inclinação dω/dP destes modos vibracionais, modificações nos modos internos (NH3 + , CO2 - , H2O) e aparecimento de novas bandas. Além disso, a descompressão à pressão ambiente mostra que a transição de fase é reversível. Para as medidas de DRX com pressão, foi verificado uma transição de fase na mesma faixa de pressão daquela observada no experimento Raman (5,0-5,8 GPa), caracterizada principalmente pelo aparecimento de novos picos em 5,8 GPa. Comparando tais comportamentos com os do ácidos L-glutâmico hidrocloridrico, α-glutâmico e β-glutâmico percebe-se uma grande estabilidade para DL-glutâmico monohidratado.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-09-21T17:57:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosFatorCrescimento.pdf: 20205989 bytes, checksum: 44c1e41ad424a7d873f2cf7feb0e9dad (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:00:41Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-17T18:31:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosFatorCrescimento.pdf: 20205989 bytes, checksum: 44c1e41ad424a7d873f2cf7feb0e9dad (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-24T14:54:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosFatorCrescimento.pdf: 20205989 bytes, checksum: 44c1e41ad424a7d873f2cf7feb0e9dad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-24T14:54:19Z (GMT). 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Além disso, estudamos os mecanismos de liberação de glutamato com relação a sua dependência de Ca2+ extracelular e a participação de transportadores dependentes e independentes de Na+. Uma vez que, níveis elevados de glutamato estão implicados na ocorrência de estresse oxidativo, investigamos também os efeitos de NGF sobre a liberação de compostos tióis. Para isto, tecidos retinianos íntegros de embrião de galinha (E11) foram incubados com NGF (10, 50, 100 ng/ml) por diferentes períodos de incubação (15, 30, 120). Os níveis extracelulares de glutamato e tióis foram medidos por cromatografia líquida de alta eficácia (CLAE) e ensaio colorimétrico, respectivamente. Observamos que NGF aumenta rapidamente a liberação basal de glutamato e também pode induzir a liberação de tióis em um tempo maior de incubação. De maneira interessante, o aumento dos níveis extracelulares de glutamato induzido por NGF foi revertido em meio sem Ca2+ somente em retinas tratadas por 15 min. Retinas que foram incubadas com NGF por 30 min apresentaram liberação de glutamato independente de Ca2+. Dado que, a liberação de glutamato e tióis induzida por NGF não foi bloqueada por Zn2+ e ocorreu na ausência de Na+, sugerimos o possível envolvimento do sistema independente de Na+, o trocador Xc- em ambos os processos. O aumento de tióis extracelulares induzido por NGF poderia representar um importante mecanismo protetor, possibilitando que os neurônios mantenham seu estado redox durante o desenvolvimento. / Nerve growth factor (NGF) belongs to the neurotrophin family and induces its effects through activation of two distinct receptor types. NGF was first described by Rita Levi-Montalcini and collaborators as an important factor involved in nerve differentiation and survival. Another role for NGF has been established in neurotransmitter release in the hippocampus, developing visual cortex and cerebellar neuron. However, this phenomenon has not been demonstrated in retina to date. We therefore investigated whether NGF can modulate the glutamate release in the retinal tissue at its peak of the neurotrophic activity (E10-E12). In addition this, we aimed to study the mechanisms of this effect about its dependence on extracellular Ca2+ and participation of Na+-dependent and Na+-independent glutamate transporters. Since high levels of glutamate signalization have been implicated in the oxidative stress, we also investigated the effects of NGF on the thiols compounds. We used intact retinal tissue from chicken embryos (E11) incubated with NGF (10, 50, 100 ng/ml) for different periods (15, 30, 45, 60, 120 min). Extracellular glutamate and thiols content was measured by HPLC methods and colorimetric assay, respectively. We found that NGF rapidly enhances the release of basal glutamate and it can induce thiol release in a more prolonged time of incubation, as well. Interestingly, the NGF-induced increase in the extracellular levels of glutamate was blocked by Ca2+-free medium only in retina treated for 15 min. Retina incubated for 30 min showed a non-vesicular NGF-induced glutamate release. Since glutamate and thiol release was not blocked by Zn2+, we suggested the possible involvement of system Xc- in both processes.NGF-induced increase in the extracellular thiol could be an important protective mechanism enabling retinal neurons to maintain their redox status during development.