A isquemia cerebral é a terceira maior causa de morte em países industrializados, sendo a maior causa de morbidade e mortalidade em indivíduos de meia idade e idosos. A redução do suprimento de glicose e oxigênio ao cérebro, o que ocorre na isquemia, leva a uma complexa cascata de eventos celulares, resultando em degeneração neuronal e, conseqüentemente, na perda das funções cerebrais. Altas concentrações extracelulares de glutamato ocorrem em decorrência a um episódio isquêmico devido ao bloqueio da captação de glutamato, assim como ao aumento na sua liberação e a uma reversão de seus transportadores. A manutenção de seus níveis abaixo dos neurotóxicos é realizada por transportadores de alta afinidade dependentes de sódio, principalmente nos astrócitos. Modelos de isquemia in vitro e in vivo foram utilizados nos trabalhos que compõem esta tese. No primeiro capítulo, usamos um modelo de privação de oxigênio e glicose (POG) em fatias de hipocampo de ratos jovens e adultos. A POG diminuiu a captação de glutamato em todos os tempos de reperfusão estudados em ambas as idades, sendo essa diminuição menos pronunciada em animais jovens. Fatias de hipocampo de animais adultos parecem ser mais resistentes ao insulto que as provenientes de animais jovens, visto que o dano celular se dá primeiramente nestes. A guanosina (GUO) foi capaz de evitar a queda da captação somente em animais jovens 3hs após a POG e também foi capaz de reduzir o dano celular em ambas as idades. A padronização da metodologia da captação de glutamato em cultura organotípica de fatias de hipocampo foi montada a fim de estudar alterações neste parâmetro após a POG. Nesse modelo, há um aumento da captação após 1h de reperfusão e uma queda após 24hs. A morte celular medida, pela incorporação de iodeto de propídio, foi significativa a partir das 13hs e há uma queda nos níveis de GLT-1 24hs pós-POG. A GUO protegeu parcialmente a morte induzida pela POG, mas não foi capaz de reverter a queda da captação de glutamato 24hs pós-insulto. O modelo in vivo de isquemia utilizado foi a hipóxia-isquemia (HI) neonatal. Houve um aumento da captação de glutamato 24hs pós-insulto no hemisfério ipsilateral e uma queda significativa 72hs após nos dois hemisférios. Alterações de GFAP e S100B foram analisadas. Houve um aumento dos níveis de GFAP dependente de idade nos três tempos estudados e nas duas estruturas. Nos animais submetidos à HI, o aumento de GFAP foi significativamente maior no hemisfério ipsilateral e esse foi diferente de seu respectivo controle 48 e 72hs após o insulto. Houve um aumento nos níveis de S100B dependente de idade no córtex, sem diferença entre o grupo controle e o HI. No hipocampo ipsilateral, observamos um aumento de S100B dependente de tempo no grupo HI e HI-GUO, mas somente o grupo HI-GUO foi diferente de seu controle 48 e 72hs após o insulto. A GUO não teve nenhum efeito sobre a captação de glutamato em córtex, sobre os níveis de GFAP em ambas as estruturas e sobre a S100B em córtex. O APDC, um potente agonista de receptor metabotrópico de grupo II, foi testado no modelo in vitro de POG com fatias de hipocampo. Ele foi capaz de evitar, parcialmente, a queda da captação de glutamato e esse efeito foi inibido por APICA, um antagonista de grupo II. Esses dados são preliminares e necessitam de maiores estudos. Podemos concluir que quando se usam diferentes modelos experimentais, tanto in vitro quanto in vivo, estes podem nos fornecer dados distintos sobre um mesmo parâmetro ou uma mesma droga em estudo e, mesmo assim, são importantes, pois cada modelo pode representar uma situação completamente diferente da outra. / Cerebral ischemia is the third leading cause of death in the industrialized countries being the major cause of morbidity and mortality in middle and later life. The reduction in the supply of glucose and oxygen to the brain that occurs in cerebral ischemia leads to a complex cascade of cellular events, resulting in neuronal degeneration and, consequently, in loss of brain functions. It has been shown that stroke and ischemia increase the extracellular glutamate levels due to impairment of glutamate uptake, as well as an increase in glutamate release and reversal of glutamate transporters. The maintenance of extracellular glutamate below neurotoxic levels is an essential role for glial cells and this is achieved through high affinity sodium-dependent glutamate transporters present mainly in astrocytes. Ischemic models in vitro and in vivo were used in this work. In the first chapter, we used a model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in hippocampal slices of young and adult rats. OGD decreased glutamate uptake in all reperfusion times and in both ages studied, being this decrease less pronounced in young rats. Hippocampal slices of adult animals seemed to be more resistant to OGD than youngs, since cell damage was first seen in young. Guanosine (GUO) was able to avoid the decrease in glutamate uptake only in young animals 3h after OGD e also to reduce cell damage in both ages. To study glutamate uptake alterations after OGD in organotypic culture of hippocampal slices, we first standardized this method. There is an increase in glutamate uptake after 1h of reperfusion and a decrease 24h later. Cell death was measured by propidium iodide incorporation and it was significative increased from 13h. There is a decrease in GLT1 levels 24h after OGD. GUO was able in partially protect cells from death, but not able in recovering glutamate uptake decrease 24h after the insult. Neonatal hypoxia-ischemia (HI) was the in vivo model used here. There was an increase in glutamate uptake 24h after the insult in the ipsilateral hemisphere and a decrease 72h later in both hemispheres. GFAP and S100B alterations were also analyzed. There was an increase in GFAP levels dependent of age in all times studied and in both structures. In the HI group, the increase of GFAP was significatively higher in the ipsilateral hemisphere and this was different from its control 48 and 72h after the insult. There was an increase in S100B levels dependent of age in cortex, without difference between control and HI group. In the ipsilateral hippocampus, there was an increase of S100B dependent of time in HI and HI-GUO group, but only HI-GUO was different from its control 48 and 72h after the insult. GUO had no effect over glutamate uptake in cortex, GFAP levels in both structures, and S100B in córtex. APDC, a potent agonist of methabotropic receptors of grup II, was tested in the same OGD model used in the first chapter. APDC was able in partially avoid glutamate decrease induced by OGD in hippocampal slices, and this effect was abolished by APICA, a group II antagonist. These results are preliminary and deserve more study. We could conclude that when different experimental models are used, as in vitro or in vivo, these could give us distinct date about the same parameter or about the same drug in study, and even that happens, they are very important since each model might represent a complete different situation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Neurociências, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271857.pdf: 6399717 bytes, checksum: be2ed821b753eb2b0c221d6e1b89c80c (MD5) / Avaliação do efeito neuroprotetor de guanosina-5'-monofosfato (GMP) e guanosina frente à excitotoxicidade induzida por glutamato ou N-metil-D-aspartato (NMDA) e do possível efeito tóxico de altas concentrações de GMP em fatias de hipocampo de ratos. Investigação do efeito neuroprotetor da guanosina frente a um modelo de estresse oxidativo mitocondrial e frente ao peptídeo beta-amilóide em cultura de células de neuroblastoma humano (SHSY-5Y).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T00:24:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277533.pdf: 860745 bytes, checksum: 177b308bf42fcd4a4d0cd73f9c75b6f5 (MD5) / No presente estudo investigamos as possíveis propriedades psicofarmacológicas e neuroprotetoras da fração rica em proantocianidinas (FRP) obtida das cascas da Croton celtidifolius Baill (Euphorbiaceae) em ratos. Para tal finalidade, foram utilizados testes comportamentais classicamente empregados na triagem inicial de drogas com atividade sobre o sistema nervoso central e um modelo experimental da doença de Parkinson (DP). A administração intraperitoneal (i.p.) aguda da FRP (10 ou 30 mg/kg) diminuiu significativamente a atividade locomotora espontânea dos animais no campo aberto e na caixa de atividade, e prolongou a duração da hipnose induzida pelo éter etílico, sugerindo um efeito do tipo hipnosedativo. No labirinto em cruz elevado, a FRP (0,3 ou 3 mg/kg) aumentou significativamente a freqüência de entradas nos braços abertos do aparato, indicando um putativo efeito ansiolítico. Além destes efeitos, a FRP (10 ou 30 mg/kg) também aumentou a latência para a primeira convulsão induzida pelo pentilenotetrazol (60 mg/kg; i.p.), induziu ptose palpebral, hipotermia e atenuou o comportamento estereotipado induzido pela apomorfina (0,5 mg/kg; s.c.) na dose de 30 mg/kg. Estes achados sugerem que a FRP possui um amplo espectro de propriedades psicofarmacológicas como hipnosedativa, anticonvulsivante, neuroléptica e ansiolítica. No presente estudo, também foram avaliados os efeitos neuroprotetores do pré-tratamento com a FRP (10 mg/kg; i.p.), durante cinco dias, nas alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pela administração intranasal (i.n.) de MPTP (1 mg/narina) em ratos. A FRP foi capaz de prevenir os prejuízos cognitivos, emocionais e motores induzidos pela administração i.n. do MPTP, como também impediu a inibição da atividade do complexo-I mitocondrial e a degeneração dos neurônios dopaminérgicos do bulbo olfatório e substância negra causados pelo MPTP. Nossos resultados corroboram com outros estudos prévios acerca das propriedades neuroprotetoras dos polifenóis, sugerindo a possibilidade destes compostos serem ferramentas úteis em estratégias de neuroproteção.

O cérebro é altamente dependente de um fluxo sanguíneo contínuo para suprimento de oxigênio e glicose, e por esta razão, eventos isquêmicos resultam em grande degeneração celular. O resveratrol é um antioxidante natural encontrado nas uvas e no vinho tinto que possui efeitos antitumoral e antiinflamatório, bem como propriedades cardioprotetoras. Neste trabalho, nós avaliamos o efeito neuroprotetor do resveratrol em um modelo in vitro de isquemia cerebral. Além disso, nós investigamos se este efeito estava correlacionado com as vias de sinalização da fosfoinositol3-quinase (PI3-k) e da proteína quinase ativada por mitógenos (mitogen-activated protein kinase-MAPK), ambas envolvidas na regulação da proliferação e sobrevivência celular. Para isto, nós usamos cultura organotípica de hipocampo exposta à privação de oxigênio e glicose (POG) como modelo de isquemia cerebral. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo (IP), um marcador de células mortas. Nas culturas expostas à POG na presença do veículo, aproximadamente 46% do hipocampo foi marcado com IP, indicando uma alta porcentagem de morte celular. Quando as culturas foram tratadas com resveratrol 10, 25 e 50µM, a morte celular foi reduzida para 22, 20 e 13%, respectivamente. Para elucidar o mecanismo pelo qual o resveratrol exerce seu efeito neuroprotetor nós investigamos a via PI3-k usando o inibidor LY294002 (5µM) e a via MAPK usando o inibidor PD98059 (20µM). A neuroproteção mediada pelo resveratrol (50µM) foi prevenida pelo LY294002, mas não pelo PD98059. A análise por immunoblotting revelou que o resveratrol 50µM induziu a fosforilação/ativação da Akt, a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β) 1, 6 e 24 h após a POG e a fosforilação/ativação da quinase regulada por sinais extracelulares (extracellular signal-regulated kinase-1 and -2-ERK1/2) 6 e 24 h após a POG. Juntos, o aumento da fosforilação da Akt e GSK-3β induzida pelo resveratrol após a POG e o efeito da inibição da PI3-k pelo LY294002 levando a diminuição da neuroproteção mediada pelo resveratrol, sugerem que a via PI3-k/Akt, associada à GSK-3β , estão envolvidas no mecanismo pelo qual o resveratrol protege as culturas organotípicas da morte celular.

A hiper estimulação do sistema glutamatérgico (excitotoxicidade), é um evento tóxico para o sistema nervoso central (SNC) e está envolvida em diversas doenças cerebrais agudas e crônicas. O glutamato, principal neurotransmissor excitatório do SNC, exerce suas funções através da ativação de seus receptores. A modulação da neurotransmissão glutamatérgica envolve a retirada do glutamato da fenda sináptica por transportadores específicos. Diversos estudos têm demonstrado que as purinas derivadas da guanina e a inosina apresentam efeitos neuroprotetores em modelos experimentais de doenças cerebrais relacionadas com a excitotoxicidade. Nesta tese, nós demonstramos que a captação de glutamato em fatias de várias estruturas cerebrais é diferente em ratas que apresentam comportamento tipo depressivo quando comparadas com ratas normais. Ou seja, nas ratas com comportamento tipo-depressivo houve um aumento inicial da captação de glutamato hipocampal e uma diminuição gradual após as 24 h que persiste até 21 dias. Nas ratas normais não houve alterações na captação de glutamato. O hipocampo foi a estrutura cerebral mais sensível ao comportamento de depressão. Alèm disso, evidenciamos o potencial neuroprotetor do GMP, da guanosina e da inosina em diferentes modelos experimentais de doenças cerebrais. A administração sistêmica de GMP induziu um comportamento ansiolítico em protocolos clássicos para avaliar drogas com potencial ansiolítico/ansiogênico em ratos. A administração oral crônica de GMP em camundongos aumentou a resistência do córtex cerebral a um insulto isquêmico ex vivo por privação de oxigênio e glicose. Esse efeito neuroprotetor foi correlacionado com modulações do sistema glutamatérgico. Ou seja, a administração de GMP foi capaz de diminuir o imunoconteúdo de algumas subunidades de receptores e de alguns subtipos de transportadores glutamatérgicos. Isto potencialmente pode estar relacionado ao efeito neuroprotetor ocasionado pela diminuição da sinalização e da fonte de glutamato, respectivamente, durante o insulo isquêmico. Além disso, verificamos que a administração intracerebroventricular de inosina exerceu efeito anticonvulsivante em camundongos frente a convulsões induzidas por ácido quinolínico, um potente agonista glutamatérgico. Este efeito foi independente dos receptores benzodiazepínicos. Avaliamos também o efeito do tratamento oral crônico com guanosina frente ao prejuízo cognitivo e dano hipocampal em ratos submetidos à hipoperfusão cerebral crônica. O tratamento com guanosina não foi capaz de prevenir o prejuízo cognitivo, porém nenhum animal tratado apresentou dano hipocampal. Por fim, investigamos o possível sítio de união da guanosina à membrana plasmática cerebral em ratos. Verificamos que as preparações enriquecidas em membrana plasmáticas, comumente utilizadas em protocolos de união, apresentam níveis significativos de guanosina endógena. Entretanto estes níveis elevados de guanosina endógena podem mascarar os níveis de união da guanosina. Por isso apresentamos uma metodologia capaz de diminuir os níveis de guanosina endógena, detectando assim um maior nível de união da guanosina nas preparações enriquecidas em membrana plasmática. Por fim, apresentamos alguns dados que mostram a necessidade de melhorar a purificação das preparações enriquecidas em membrana plasmática para evitar a contaminação com membrana mitocondrial. . De uma maneira geral, esta tese traz contribuições para um melhor entendimento das alterações do sistema glutamatérgico e o potencial neuroprotetor das purinas derivadas da guanina e da inosina em doenças cerebrais envolvendo excitotoxicidade glutamatérgica. / The neurotoxicity caused by overstimulation of glutamatergic system is implicated in several acute and chronic brain diseases. Glutamate mediate the excitatory synaptic transmition in the brain by acting on the ionotropic and metabotropic glutamate receptors The uptake mechanisms performed by specific transporter proteins have an important role in modulate the glutamatergic neurotransmission. Several studies have shown that the guanine based-purines and inosine exhibit neuroprotective effects in experimental models of brain disorders caused by excitotoxicity. In this thesis, we showed that the glutamate uptake by different brain structures of female rats with depression-like behavior is different from the normal female rats. For example, in female rats with depression-like behavior there was an initial increase in the hippocampal glutamate uptake followed by a gradual decrease after 24h that persist up to 21 days compared to animals without depressive-like behavior.The hippocampus was the most sensitive brain structure related to this behavior. We also reported the neuroprotective potential effect of GMP, guanosine, and inosine in different experimental models of brain diseases. We showed that systemic administration of GMP induced an anxiolytic-like behavior in classic behavior protocols developed to evaluate potential anxyolityc/anxiogenic drugs in rats. We also demonstrated that an oral chronically administration of GMP in mice increased the resistance of the brain cortex to an ex vivo ischemic insult, the oxygen and glucose deprivation. This neuroprotective effect was correlated with changes in the brain cortical glutamatergic system. The GMP administration decreased the immunocontent of some glutamate receptors subunits and some subtypes of glutamate transporters. Those effects may be related to the neuroprotective effect by decreasing the signaling pathway and the source of glutamate, respectively, during an ischemia insult. Moreover, we reported that an intracerebroventricular administration of inosine caused an anticonvulsive effect in mice against seizures induced by quinolinic acid, a potent glutamate agonist. This effect was independent of benzodiazepines receptors. We also investigated the effect of an oral chronically treatment with guanosine against the cognitive impairment and the hippocampal damage observed in animal model of chronic cerebral hypoperfusion. The guanosine treatment did not prevent the cognitive impairment, however none of the animals treated with guanosine presented hippocampal damage. Finally, we investigated the guanosine binding site at the rat brain plasma membrane. We reported that the plasma membrane enriched preparations, commonly used in binding protocols, shows significant levels of endogenous guanosine. However, the increased levels of endogenous guanosine could mask the guanosine binding. For this reason we proposed a new methodology to decrease the endogenous guanosine in the plasma membrane enrich preparations to be able to detect the increase level of guanosine binding. Moreover, we presented some data that corroborate with the need of a better purify plasma membrane enrich preparations to avoid the contamination with mitochondrial membranes. Therefore, the work developed during this thesis contributes to a better understanding of alterations in the glutamatergic system and the neuroprotective potential of the guanine based purines and inosine in brain disorders related to glutamatergic excitotoxicity.

A isquemia cerebral está entre as principais causas de mortalidade e morbidade em países industrializados e, apesar dos estudos constantes, ainda não existe um tratamento eficaz. Nesse estudo, investigamos o efeito neuroprotetor da boldina, um alcalóide presente nas folhas e casca de Peumus boldus Molina, sobre os danos causados pela isquemia cerebral. Para isso, foi utilizado um modelo in vitro de privação de oxigênio e glicose (POG) em culturas organotípicas de hipocampo de rato. Nossos resultados demonstraram que o tratamento com boldina nas concentrações de 120 µM e 250 µM diminuiu significativamente a morte celular induzida pela POG de 36% para 20 e 11%, respectivamente. A boldina não apresentou efeito tóxico em condições basais em nenhuma das concentrações testadas. O efeito neuroprotetor da boldina ocorreu apenas quando ela estava presente durante o período de POG, não havendo diferença quando ela foi utilizada somente durante o período de 24 horas de recuperação. O tratamento com boldina durante a POG foi capaz de induzir ativação microglial observada 24 horas após o tratamento através da marcação com isolectina B4. Ela também causou um aumento considerável na produção de espécies reativas, o que pode ser causa ou conseqüência da ativação da microglia. Não foram observadas diferenças na fosforilação das proteínas Akt e GSK-3ß 24 horas após o tratamento e, portanto, alterações nessas proteínas não parecem estar envolvidas com a neuroproteção causada pela boldina. Em conjunto, os resultados sugerem um efeito neuroprotetor promissor da boldina contra os danos causados pela POG, sendo que os mecanismos que desencadeiam esse efeito devem ser melhor elucidados. / Ischemic stroke is among the major causes of mortality and morbidity in industrialized countries and, in spite of several studies, no efficient treatment is available to the patients. In this work, we investigated the neuroprotective effect of boldine, an alkaloid present in leaves and bark of Peumus boldus Molina, against the damage caused by an in vitro lesion that mimics ischemic stroke. For these experiments, we used an in vitro model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in rat organotypic hippocampal slice cultures. Our results showed that the treatment with boldine in the concentrations of 120 µM and 250 µM caused a significant reduction in cellular death after OGD from 36%, observed in OGDvehicle exposed cultures, to 20% and 11%, respectively. Boldine was not cytotoxic in basal conditions in any of the tested concentrations. The neuroprotective effect of boldine was observed when it was present during the period of OGD, showing no difference when it was used only during the recovery period of 24 hours. To elucidate a possible mechanism by which boldine exerts its neuroprotective effect we investigated the microglial activation, production of reactive species and the phosphorylation of Akt and GSK-3b proteins involved in PI3K cell signaling pathway. Our results showed that, when used during the OGD period, boldine 250 µM induced a marked microglial activation, as shown by isolectin B4 binding, increased reactive species production, as shown by DCF-DA oxidation and had no effect on Akt and GSK-3ß phosphorylation. Taken together, the results presented here suggest a promising neuroprotective effect of boldine against the damage caused by OGD, but the mechanism of action of this compound must be better elucidated.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327851.pdf: 5071092 bytes, checksum: 7b8c3494f2304185bbc1de0e93a80580 (MD5) Previous issue date: null / As lectinas são proteínas que reconhecem e se ligam reversivelmente a carboidratos ligados a proteínas e lipídeos. ConBr é uma lectina purificado a partir das sementes de Canavalia brasiliensis com afinidade por manose/glucose. Previamente mostramos que ConBr injetada i.c.v. pode produzir uma ação do tipo antidepressiva similar a fluoxetina. ConBr também apresenta efeito neuroprotetor contra a excitotoxicidade glutamatérgica em fatias de hipocampo e em modelo de convulsões induzidas por ácido quinolínico. No presente estudo investigamos o envolvimento do receptor N-metil-D-aspartato (NMDA) e da via L-arginina-óxido nítrico (NO·) na ação tipo antidepressiva de ConBr no teste do nado forçado (TNF). Para esse objetivo, camundongos machos adultos foram pré-tratados com NMDA (0,1 pmol/sítio, i.c.v), D-serina (30 mg/sítio, i.c.v. co-agonista de receptores NMDA), L-arginina (750 mg/kg, i.p. precursor de NO·) e sildenafil (5 mg/kg, i.p. inibidor de fosfodiesterase isoforma 5), os tratamentos bloquearam o efeito antidepressivo de ConBr. Do mesmo modo, a administração de ConBr em uma dose sub-ativa (0,1 µg/sítio, i.c.v.) combinada com doses sub-ativas de antagonistas de receptores NMDA, MK-801 (0,001 mg/kg, i.p.) e cetamina (0,1 mg/kg, i.p.) ou do inibidor da guanilato ciclase solúvel, 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ; 30 pmol/sítio, i.c.v.) foram capazes de produzir um efeito sinérgico do tipo antidepressivo. Esses resultados sugerem que o efeito antidepressivo de ConBr no TNF envolve a inibição do receptor NMDA, a redução de NO· e diminuição da síntese de GMPc. Adicionalmente, realizamos um estudo sistemático de vias de sinalização intracelular reguladas por ConBr e que podem estar associadas com os efeitos antidepressivos e neuroprotetores. ConBr (10 µg/sítio) foi injetada no ventrículo lateral (i.c.v.) de camundongos e os hipocampos foram retirados 0,5, 1, 3, 6, 8, 12, 18 e 24 h após o tratamento para análise por Western Blot e qRT-PCR. Os resultados mostraram que ConBr induziu a ativação das proteínas cinases Akt, ERK1 e PKA, bem como induziu aumento da fosforilação de CREB e da expressão do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF). Esses dados sugerem que a ativação destas vias poderia estar envolvida nos efeitos neuroprotetores e antidepressivos de ConBr. Por fim, avaliamos o potencial neuroprotetor de ConBr em um modelo de isquemia utilizando culturas organotípicas hipocampais (COH) submetidas a privação de oxigênio e glicose (POG). O tratamento com ConBr (0,1 µg/mL), preveniu a morte celular, reverteu o estresse oxidativo e impediu a redução na fosforilação de Akt e ERK1 induzidos por POG. Em culturas primárias de neurônios hipocampais,utilizando a sonda fluorescente Fluo-4/AM, ConBr bloqueou a entrada de Ca2+ dependente da despolarização por K+. Corroborando com este dado COHs submetidas a POG foram coincubadas com doses sub-ativas de ConBr e nifedipina, um inibidor dos canais de Ca2+ voltagem dependentes (CCDV) do tipo L. Os resultados demonstraram um efeito sinérgico de nifedipina e ConBr na redução da morte celular provocada por POG, sugerindo os CCDV como alvo do mecanismo neuroprotetor do ConBr. Dessa forma, em conjunto os resultados indicam a aplicação de lectinas de plantas como estratégia para neuroproteção e modulação da neuroplasticidade através da regulação de glicoproteínas da superfície celular e regulação da sinalização intracelular.<br> / Abstract : Lectins are proteins that recognize and reversibly bind to carbohydrates attached to proteins and lipids. ConBr is a lectin purified from Canavalia brasiliensis seeds that displays high affinity for mannose/glucose. We have previously shown that ConBr produced antidepressant-like effect and blocked hippocampal neurotoxicity induced by quinolinic acid and glutamate. The present study was undertaken to investigate the involvement of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor and the L-arginine-nitric oxide (NO·) pathway in the antidepressant-like action displayed by ConBr in the forced swimming test (FST). Moreover, it was evauated the intracellular signaling pathways regulated by ConBr that could be potentially associated with the antidepressant and neuroprotective effects. Finally, neuroprotective activity of ConBr was analised in a model of ischemia in vitro using organotypic hippocampal cultures (OHCs) submitted to oxygen/glucose deprivation (OGD). With the aim of verifying the involvement of NMDA receptors in the antidepressant-like effect of ConBr (10 µg/site, i.c.v.), a pretreatment with NMDA (0.1 pmol/site, i.c.v.), D-serine (30 µg/site, i.c.v.), L-arginine (750 mg/kg, i.p.) or sildenafil (5 mg/kg, i.p.) was carried out. The results show that all treatments blocked the effect of ConBr. Furthermore, the coadministration of subeffective doses of MK-801 (0.001 mg/kg, i.p.), ketamine (0.1 mg/kg, i.p.) or 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ; 30 pmol/site, i.c.v.) and ConBr (0.1 µg/site, i.c.v.), produced a synergistic antidepressant-like effect in the FST. Taken together, the results suggest that the antidepressant-like effect of ConBr involves NMDA receptor inhibition, reduction in NO· and cGMP synthesis. In order to elucidate intracellular signaling pathways regulated by ConBr that may be potentially associated with the antidepressant and neuroprotective effects previously reported, ConBr (10 µg/site) was injected into the ventricle (i.c.v.) of mice, and the hippocampi were removed 0.5, 1, 3, 6, 8, 12, 18 and 24 h after treatment. Our results indicate that centrally administered ConBr is able to activate the hippocampal neurotrophic pathway PKA/Akt/ERK1-CREB(Ser133)-BDNF, suggesting that these signaling pathways might be involved in the neuroprotective and antidepressant-like effects of ConBr. Finally, the potential neuroprotective activity of ConBr was assessed in OHCs submitted to OGD for 15 min, followed by 24 h of recovery when cell viability and neurochemical parameters were analyzed. In addition, the ability of ConBr to modulate intracellular Ca2+ was evaluated by a Ca2+-sensitive fluorescent dye (Fluo-4/AM) in primary cultures ofhippocampal neurons. Treatment with ConBr (0.1 µg/mL) prevented cell death, mitigated the oxidative stress and prevented the reduction of Akt and ERK1 phosphorylation induced by OGD. Furthermore, ConBr blocked K+-induced Ca2+ entrance in hippocampal neurons. To examine the role of voltage dependent Ca2+ channels (VDCC) in the neuroprotective effect of ConBr, OHCs subjected to OGD were submitted to a coincubation of sub-effectives doses of ConBr and nifedipine, an inhibitor of L-type VDCC. The results showed a synergistic effect of nifedipine plus ConBr counteracting the impairment of cell viability induced by OGD, suggesting VDCC as a target of neuroprotective mechanism of ConBr. These results corroborate with previous data that indicate the application of plant lectins for neuroprotective strategies through the regulation of cell surface glycoproteins and intracellular signaling.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Bioquímica / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:12:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:51:38Z : No. of bitstreams: 1 303645.pdf: 9475186 bytes, checksum: 3d80bbcacf30841413e148634107a75b (MD5) / Ácido fólico é essencial para o funcionamento do sistema nervoso central, uma vez que desempenha um importante papel na neuroplasticidade e manutenção da integridade neuronal. O ácido fólico apresenta muitas propriedades importantes, como neuroprotetora, antidepressiva e cognitiva. O presente trabalho realizado através de estudos in vivo e in vitro avaliou os efeitos tipo-antidepressivo (teste do nado forçado, TNF, ou estresse agudo de contenção), cognitivo (TRO, teste do reconhecimento de objeto) e neuroprotetor (protocolos de morte celular induzidas por dexametasona ou glutamato) do ácido fólico. Os resultados dos estudos in vivo mostram que uma dose sub-ativa de ácido fólico (10 mg/Kg, p.o.) combinada com doses sub-ativas de inibidores da GSK-3? (glicogênio sintase cinase-3?) (AR-A014418 ou lítio), agonista PPAR? (receptor ativado por proliferador peroxissomal-?) (rosiglitazona) ou inibidores de canais de potássio (K+) (glibenclamida, caribdotoxina ou apamina), produziram um efeito tipo-antidepressivo sinérgico no TNF em camundongos. Por outro lado, o pré-tratamento dos animais com um inibidor da PI3K (fosfoinositol 3-cinase) (LY294002), um agonista PPAR? (GW-9662) ou um ativador de canais de K+ (cromacalim) reverteu o efeito tipo-antidepressivo de uma dose ativa de ácido fólico (50 mg/Kg, p.o.). Além disso, outro estudo in vivo mostrou que o ácido fólico (50 mg/kg, p.o.) administrado 1 h antes do estresse de contenção foi capaz de proteger contra o aumento do tempo de imobilidade induzido pelo estresse no TNF, mas não foi efetivo contra o prejuízo de memória no TRO. Adicionalmente, o estresse agudo de contenção promoveu aumento dos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e das atividades da catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR) no córtex cerebral e hipocampo, e aumento da atividade da superóxido dismutase (SOD) somente no hipocampo. O tratamento com ácido fólico restaurou a atividade da SOD, CAT, GR e GPx e reduziu os níveis de TBARS no hipocampo. Contudo, glutationa (GSH), um antioxidante não-enzimático não foi alterada pelo estresse, nem mesmo pelo ácido fólico. Além disso, um estudo in vitro mostrou que o pré-tratamento com ácido fólico (10-300 µM) reduziu a toxicidade induzida por dexametasona (1mM), de maneira concentração-dependente, em linhagem de células neuroblastoma humano SH-SY5Y. Este efeito neuroprotetor foi revertido por um inibidor da PI3K/Akt (LY294002), proteína cinase dependente de Ca2+/calmodulina II (CaMKII, KN-93) e proteína cinase A (PKA, H-89), mas não pelo inibidor da proteína cinase ativada por mitógeno/cinase regulada por sinal extracelular (MEK 1/2, PD98059) e proteína cinase C (PKC, queleritrina).Um adicional estudo in vitro, também mostrou que o tratamento de fatias hipocampais de ratos com ácido fólico (100 µM) reduziu significativamente a morte celular e a liberação de D-[3H]aspartato induzidos pelo glutamato (1mM), os quais foram abolidos pela presença de LY294002. Além disso, as fatias hipocampais incubadas por 30 minutos com ácido fólico per se induziu fosforilação da GSK-3?. Adicionalmente, ácido fólico na presença de glutamato (decorridos 6 h de incubação das fatias em meio, depois da retirada do glutamato), induziu fosforilação da GSK-3? e expressão da ?-catenina. O ácido fólico também reverteu o aumento da expressão da iNOS (óxido nítrico sintase induzida) promovido por glutamato. Estes resultados em conjunto, indicam que o efeito tipo-antidepressivo do ácido fólico no TNF pode ser dependente da modulação da via PI3K/Akt/GSK-3?, inibição de canais de K+ e ativação do receptor PPAR?, bem como, desempenhar um específico perfil antidepressivo, pelo menos em parte, devido ao seu papel antioxidante. Além disso, o efeito neuroprotetor do ácido fólico contra os estímulos tóxicos, dexametasona ou glutamato, pode ser dependente PI3K/GSK-3?/?-catenina e iNOS, respectivamente / Folate is essential for the functioning of the nervous system, since it plays an important role in neuroplasticity and in the maintenance of neuronal integrity. Many roles for folic acid have been reported, including neuroprotective, antidepressant and cognitive properties. The present work using an in vivo and in vitro approach evaluated the antidepressant-like (forced swimming test, FST or acute restraint stress), cognitive (ORT, object recognition test) and neuroprotective (dexamethasone or glutamate-induced cell death protocols) effects of folic acid. The results from in vivo studies showed that a sub-effective dose of folic acid (10 mg/Kg, p.o.) combined with sub-effective doses of GSK-3? (glycogen synthase kinase-3?) inhibitors (AR-A014418 or lithium), PPAR? (peroxisome proliferator-activated receptor-?) agonist (rosiglitazone) or potassium (K+) channel inhibitors (glibenclamide, charibdotoxin or apamin), elicited synergistic antidepressant-like effect in the mouse FST, while the pre-treatment of animals with a PI3K (phosphoinositide 3-kinase) inhibitor (LY294002), a PPAR? antagonist (GW-9662) or a K+channel opener (cromakalim) reversed the antidepressant-like effect of an active dose of folic acid (50 mg/Kg, p.o.). Moreover, another in vivo study showed that folic acid (50 mg/kg, p.o.) administred 1 h before restraint stress was able to protect against the stress-induced depressive-like effect in the FST, but not the memory impairment in the ORT. Moreover, acute restraint stress increased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) levels and catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR) activities in the cerebral cortex and hippocampus, and superoxide dismutase (SOD) activity in the hippocampus. Folic acid treatment restored the activity of SOD, CAT, GR and GPx and reduced TBARS levels in the hippocampus. Glutatione (GSH), a non-enzymatic antioxidant was not altered by stress and/or folic acid administration. Additionaly, an in vitro study found that folic acid pretreatment (10-300 µM) reduced dexamethasone (1mM)-induced toxicity in a concentration dependent manner in SH-SY5Y neuroblastoma cell line. This neuroprotective effect was reversed by the PI3K/Akt (LY294002), calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII, KN-93) and protein kinase A (PKA, H-89) inhibitors, but not the mitogen-activated protein/extracellular signal-regulated kinase (MEK 1/2, PD98059) and protein kinase C (PKC, Chelerythrine) inhibitors. A further in vitro study, also showed that the treatment of hippocampal slices with folic acid (100 µM) significantly reduced glutamate (1mM)-induced cell death and D-[3H]aspartate release, which were abolished by LY294002. Moreover, hippocampal slices incubated with folic acid per se for 30 minutes induced GSK-3? phosphorylation. Furthermore, folic acid in presence of glutamate insult, in hippocampal slices maintained for an additional period of 6 h in fresh culture medium without glutamate and/or folic acid, induced phosphorylation of GSK-3? and ?-catenin expression. In addition, folic acid was able to reverse the increase on iNOS expression induced by glutamate. Altogether, these results indicate that the antidepressant-like effect of folic acid in the FST might be dependent on the modulation of PI3K/Akt/GSK-3? pathway, inhibition of K+ channels and activation of PPAR?. In addition, the antidepressant activity of folic acid in the restraint stress paradigm may be at least partly due to its antioxidant role. Moreover, the neuroprotective effect of folic acid against the toxic insults, dexametasone or glutamate, might be dependent on signaling pathway that involves PI3K/Akt, CaMKII and PKA or PI3K/GSK-3?/?-catenin and iNOS, respectively

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. / Made available in DSpace on 2012-10-26T12:04:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302042.pdf: 693987 bytes, checksum: 823b44b5d3f07e3feb6ab9f9b1c8df9d (MD5) / Glutamato, o principal neurotransmissor central excitatório, induz excitotoxicidade neuronal pela ativação de receptores NMDA e AMPA, promovendo o influxo de cálcio nos neurônios. Estudos recentes do nosso grupo demonstram que as frações e sub-frações isoladas da Croton celtidifolius possuem propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes e antinociceptivas. Assim, utilizando um modelo in vitro de excitotoxicidade induzida por glutamato (Glu) e in vivo de neurotoxicidade decorrente da lesão da medula espinhal de ratos Wistar adultos, avaliou-se o possível efeito neuroprotetor da fração rica (FRP) em proantocianidinas isolada da Croton celtidifolius. Glu induziu morte de células do gânglio da raiz dorsal (GRD), de forma dependente da concentração e do tempo de exposição. O pós-tratamento com a FRP (1 - 100 µg/ml) inibiu em até 37% a morte celular induzida por Glu (1 mM). Já o co-tratamento, foi capaz de reduzir a morte celular em 27%. A exposição das células ao Glu (0,01, 0,1 e 1 mM) aumentou os níveis da enzima lactato desidrogenase de 6,5 % (células controle) para 37, 49 e 63 %, respectivamente, indicativo de alteração na permeabilidade da membrana celular. Esta alteração foi atenuada pelo tratamento das células com a FRP (100 µg/mL). Ademais, o insulto glutamatérgico induziu a geração de espécies reativas de oxigênio, a qual foi inibida pelo tratamento das células do GRD com FRP (100 µg/ml). Além disso, o efeito neuroprotetor desencadeado pela FRP parece ser mediado em parte pela inibição de receptores glutamatérgicos do tipo NMDA, mas não os metabotrópicos uma vez que a perda da viabilidade celular decorrentes da exposição das células ao agonista NMDA, mas não ao agonista metabotrópico, foi revertida pela FRP. Nos estudos in vivo, animais submetidos a lesão medular e tratados com a FRP na dose de 10 mg/kg por via intraperitoneal, durante 5 dias consecutivos, apresentaram uma melhora significante na performance locomotora e na força de preensão, quando comparado aos animais lesados tratados com veículo. Em conjunto, estes resultados fornecem a primeira evidência de que a FRP atenua a morte celular por necrose e por apoptose, bem como a produção de EROs induzida por Glu, inibe a morte celular induzida por peróxido de hidrogênio e pelo agonista NMDA. A FRP também foi capaz de promover uma melhora na atividade locomotora e na força de preensão de animais submetidos à lesão traumática da medula espinhal, reforçando a hipótese de que polifenóis podem ser ferramentas terapêuticas promissoras como agentes neuroprotetores. / Glutamate, the major central excitatory neurotransmitter, induces neuronal excitotoxicity by activation of NMDA and AMPA receptors and stimulating the influx of calcium into neurons. Recently, our group showed that fractions and subfractions isolated from Croton celtidifolius have antiinflammatory, antioxidant and antinociceptive properties. Thus, using an in vitro model of excitotoxicity induced by glutamate (Glu) and in vivo neurotoxicity caused by spinal cord injury (SCI) in adult Wistar Rats, we evaluated the possible neuroprotective effect of a proanthocyanidin-rich fraction (PRF) isolated from the bark of Croton celtidifolius. Glu induced cell death of dorsal root ganglion (DRG) in a manner concentration-dependent and the exposure time. The post-treatment with FRP (from 1 to 100 ìg / mL) inhibited the cell death induced by Glu (1 mM) in 37%. Since co-treatment, was able to reduce cell death in 27%. The exposure of cells to glu (0.001, 0.1 and 1 mM) increased the levels of the enzyme lactate deydrogenase from 6.5% (control cells) to 37, 49 and 63% respectively, indicating changes in cell membrane permeability. This change was attenuated by treatment of cells with the PRF (100 ìg / mL). Moreover, the glutamatergic insult induced generation of reactive oxygen species, which was inhibited by treatment of cells with FRP (100 ìg / mL). Moreover, the neuroprotective effect triggered by FRP seems to be mediated in part by inhibition of NMDA-type glutamate receptors, but not metabotropic receptors, since the loss of cell viability after exposure of cells to NMDA agonist, but not a metabotropic agonist was reversed by FRP. The in vivo studies, animals subjected to SCI and treated with PRF at a dose of 10 mg / kg by i.p. route for 5 consecutive days showed a significant improvement in locomotor performance and grip force when compared to injured animals treated with vehicle. Taken together, these results provide the first evidence that PRF attenuated the cell death by apoptosis and the production of ROS induced by Glu, also inhibits cell death induced by hydrogen peroxide and the NMDA agonist receptors. The FRP was able to promote an improvement in locomotor activity and grip strength of animals subjected to traumatic spinal cord injury (SCI), reinforcing the hypothesis that polyphenols are promising therapeutic tools such as neuroprotective agents.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-graduação em Bioquímica / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309424.pdf: 8231566 bytes, checksum: 0f3205f2eef3d499b5f1b73d0e524bb7 (MD5) / Os transtornos de humor são doenças comuns, severas, crônicas e muitas vezes, ameaçadoras de vida. A depressão é uma doença heterogenia com manifestações fisiológicas, comportamentais e psicológicas. Os sistemas de neurotransmissores que têm recebido maior atenção nos estudos da neurobiologia da depressão são os sistemas monoaminérgicos, outros sistemas neuronais e processos bioquímicos, como o estresse oxidativo, a neurogênese e a morte celular, podem estar envolvidos na patogênese da depressão. O escitalopram é um inibidor seletivo da recaptação de serotonina (ISRS) e a duloxetina é um inibidor da recaptação de serotonina e noradrenalina (IRSN), ambos usados no tratamento da depressão. Este estudo investigou o efeito antidepressivo do escitalopram e da duloxetina no teste do nado forçado (TNF) e no teste da suspensão da cauda (TSC) em camundongos e o seu mecanismo de ação. O escitalopram nas doses de 0,1-10 mg/kg, i.p. e a duloxetina nas doses de 1-30 mg/kg, i.p., causaram uma redução no tempo de imobilidade no TNF e no TSC, sem alterar a atividade locomotora no campo aberto. A administração oral de escitalopram (0,3-10 mg/kg) e de duloxetina (1-30 mg/kg) também reduziu o tempo de imobilidade no TNF. Foi avaliado o envolvimento do sistema glutamatérgico, via L-arginina-óxido nítrico e as vias de sinalização celular no efeito antidepressivo do escitalopram e da duloxetina no TNF. A ação antidepressiva do escitalopram (3 mg/kg, p.o.) e da duloxetina (10 mg/kg, p.o.) foi prevenida pelo pré-tratamento com NMDA, L-arginina, SNAP, sildenafil, H-89, GF109203X, LY294002, U0126, mas não com KN-62. O efeito antidepressivo da duloxetina foi também prevenido pelo pré-tratamento com SNAP. Além disso, quando administrado em doses sub-ativas, o escitalopram (0,1 mg/kg, p.o.) e a duloxetina (0,3 mg/kg, p.o.) produziram um efeito sinérgico com 7-nitroindazol, azul de metileno e ODQ, sendo que o MK-801 produziu um efeito sinérgico com a duloxetina. O escitalopram (1 µM) e da duloxetina (10 µM) foram neuroprotetores contra a morte celular induzida pelo GLU (10 mM) em fatias hipocampais e este efeito foi bloqueado pelo LY294002 e SNAP. O escitalopram e a duloxetina diminuíram a liberação de GLU. Em conjunto os resultados sugerem que o efeito antidepressivo do escitalopram e da duloxetina é dependente do bloqueio dos receptores NMDA e da inibição da síntese de NO e GMPc. Nossos resultados sugerem que o efeito antidepressivo do escitalopram e da duloxetina é dependente da modulação das vias de sinalização como a PKA, PKC, PI3K e MAPK/ERK. O escitalopram e da duloxetina foram neuroprotetores contra a morte celular induzida pelo GLU por um mecanismo que envolve as vias NO e PI3K/AKT prevenindo a liberação de GLU. Estes antidepressivos podem ter um importante potencial neuroprotetor na depressão e nas doenças degenerativas do SNC.