O conceito de heterogeneidade vascular é bem aceito pela comunidade cientifica, desempenhando papel essencial em processos fisiológicos e patológicos. Uma vez que os vasos sanguíneos são importantes na organogênese, diferenciação e morfogênese de tecidos e órgãos, torna-se interessante desvendar a diversidade vascular cerebral, identificando novos marcadores moleculares para este órgão tão importante. Utilizando tecnologia combinatorial de phage display in vivo, identificamos um novo motivo peptídico, na qual os aminoácidos FenilalaninaArginina-Triptofano (Phe-Arg-Trp; FRW) predominam. Este motivo peptídico é um ligante seletivo para vasos sanguíneos cerebrais e não se acumula em outros órgãos, incluíndo tecidos como intestinos e gônadas, que também apresentam barreiras endoteliais especificas. No entanto, mais surpreendente foi a observação de que o motivo FRW não se liga aos vasos sanguíneos da retina, o que implica em uma diferença até então desconhecida entre duas barreiras: a barreira hematoencefálica e a barreira hematoretiniana. Combinando phage display in vivo e microscopia eletrônica de transmissão, observamos a presença de partículas de fago ligadas à vasculatura cerebral em um nível supramolecular: aglomerados de fagos filamentosos expressando o motivo FRW foram visualizados ligados às regiões de contato entre as células endoteliais. Por fim, a utilização do peptídeo CFFWKFRWMC permite imageamento in vivo, demonstrando que novas ferramentas para estudar e visualizar o cérebro podem surgir deste motivo. / The concept of vascular heterogeneity is well accepted by the scientific community, playing an essential role in physiological and pathological processes. Since blood vessels are important in organogenesis, differentiation, and morphogenesis of tissues and organs, it becomes interesting to unveil the cerebral vascular diversity, identifying new molecular markers for such important organ. Using in vivo phage display, we show that a new peptide motif that emerged from our combinatorial screening of the vasculature binds selectively to blood vessels in the brain in vivo but not to vessels in other organs. Peptides containing a conserved motif in which amino acids Phenylalanine-Arginine-Tryptophan (Phe-Arg-Trp; FRW) predominate could be visualized by transmission electron microscopy bound to the junctions between endothelial in all areas of the brain, including the optic nerve but not in other barrier containing tissues, such as intestines and testis. Remarkably, peptides containing the motif do not bind to vessels in the retina, implying an important molecular difference between these two vascular barriers. Furthermore, the peptide allows for in vivo imaging, demonstrating that new tools for studying and imaging the brain are likely to emerge from this motif.

Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:03Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Diego Becker Borin.pdf: 1553948 bytes, checksum: b94d052c85f74f3bcc5e4cadbcb71e67 (MD5) Diego Becker Borin.pdf.txt: 134530 bytes, checksum: f3ad94a2052d1806ff21e9c0ce7733fb (MD5) Diego Becker Borin.pdf.jpg: 3538 bytes, checksum: b4b8b2603cafaeb4736f56efe30f7f1d (MD5) Previous issue date: 2013-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Creatine is a biomolecule endogenously synthesized from amino acids which can also be obtained through the diet. But it does not permeate easily through the blood-brain barrier (BBB), so the brain must supply their needs through the synthesis of creatine in the central nervous system (CNS) by itself. Creatine has a major role in maintaining stable levels of adenosine triphosphate (ATP) thus keeping the whole body in a proper condition. Neurodegenerative diseases leads to decreases in ATP levels, which compromises cellular metabolism, generating the increase of reactive species that could lead to neuronal cell death. Therefore, it becomes important to increase creatine levels in neurodegenerative diseases, so it could provide new alternative treatments for these diseases. This study aimed to develop and characterize liposomes with creatine, as well as investigate its protective effect in ischemia and reperfusion (I/R) brain model. Two methodologies were used for the preparation of liposomes, the lipid film hydration and ethanol injection. Due the best results were obtained by the ethanol injection method, this was chosen for the preparation of liposomes in in vivo tests. The rats were tested using I/R by clamping bilateral carotid arteries and different groups were treated with creatine (30 mg/kg) in free form (Liv+I/R) and liposomed (Lip+I/R) and compared with the control group and I/R. The animals motor activity, exploratory and memory abilities were evaluated through field tests and passive avoidance, 24 and 48 hours after I/R, respectively. After 72 hours, the animals were euthanized and the brains removed for biochemical determination of levels of reactive species and ascorbic acid (AA), and the biochemical breakdown activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). The suspensions of liposomes used for the in vivo treatment had homogenous average particle diameter (154 ± 6.9 nm), low polydispersity index (0.211 ± 0.019), pH near neutral (around 6.7), negative potential Zeta (-21 ± 1.8 mV) and association rate around 31%. The results of field tests have shown that I/R caused a change in exploratory activity of animals and increased oxidative stress in the brain of rats subjected to I/R. Liposomes creatine protected the change in exploratory activity and increased oxidative stress in rat cortex. Already in free form, creatine was not able to protect against these changes. With these results, we can conclude that the production of liposomes containing creatine technological feasibility presented, demonstrating the potential to increase the bioavailability of creatine into the CNS via the BBB. / A creatina é uma biomolécula sintetizada endogenamente a partir de aminoácidos, que também pode ser obtida através da dieta. Porém, ela não permeia facilmente através da barreira hematoencefálica (BHE), assim o cérebro deve suprir suas necessidades através da síntese de creatina no próprio sistema nervoso central (SNC). A grande importância da creatina para o funcionamento correto do organismo está em manter estáveis os níveis de adenosina trifosfato (ATP). Doenças neurodegenerativas levam a déficits de ATP, o que compromete o metabolismo celular, gerando espécies reativas (ERs) capazes de levar as células neuronais à morte. Assim, torna-se importante aumentar os níveis de creatina em doenças neurodegenerativas, podendo gerar novas alternativas de tratamento para estas doenças. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar lipossomas de creatina, bem como, investigar o seu efeito protetor em um modelo de isquemia e reperfusão (I/R) cerebral. Foram utilizadas duas metodologias para o preparo dos lipossomas, a hidratação do filme lipídico e a injeção de etanol. Devido aos melhores resultados obtidos pelo método de injeção de etanol, este foi escolhido para o preparo dos lipossomas a serem aplicados nos testes in vivo. Os ratos foram submetidos ao processo de I/R pelo clampeamento bilateral das artérias carótidas, sendo os diferentes grupos tratados com a creatina (30 mg/kg) na forma livre (Liv+I/R) e lipossomada (Lip+I/R), sendo comparados com os grupos controle e I/R. A atividade locomotora, exploratória e a memória dos animais foram avaliadas através dos testes de campo aberto e da esquiva passiva, 24 e 48 h após a I/R, respectivamente. Após 72 h, os animais foram eutanasiados e os cérebros removidos para as determinações bioquímicas dos níveis de ERs e ácido ascórbico (AA), e a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). As suspensões de lipossomas utilizadas para o tratamento in vivo apresentaram diâmetro médio de partícula homogêneo (154 ± 6,9 nm), com baixo índice de polidispersão (0,211 ± 0,019), pH próximo a neutralidade (em torno de 6,7), potencial Zeta negativo (-21 ± 1,8 mV) e taxa de associação em torno de 31%. Os resultados do teste de campo aberto demonstraram que a I/R causou alteração na atividade exploratória dos animais. Além disso, o estudo demonstrou aumento no estresse oxidativo no cérebro de ratos submetidos a I/R. Os lipossomas de creatina protegeram a alteração na atividade exploratória e o aumento do estresse oxidativo em córtex de ratos. Já a creatina na forma livre não foi capaz de proteger contra estas alterações. Através destes resultados, pode-se concluir que a produção de lipossomas contendo creatina apresentou viabilidade tecnológica, demonstrando potencial para aumentar a biodisponibilidade de creatina para o SNC através da BHE.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Growing evidence has shown that leukotrienes are important contributors in the pathophysiology of several SNC inflammatory diseases where excitotoxicity is involved, including traumatic brain injury, encephalitis, Parkinson's disease, ischemia, epilepsy and neuropathic pain. However little is known about the molecular mechanism by which leukotrienes facilitate excitatory activity in the brain. Thus, in this study we investigated the effect of antagonists for cysteinyl leukotrienes receptors (CysLT) on PTZ-induced seizure in mice. Bay-u9973 (3 and 30 nmol), montelukast (0.03 and 0.3 μmol) and pranlukast (1 and 3 μmol), increased the latency to generalized seizures and decreased the mean amplitude of EEG recordings during seizures. LTD4 (0.2 and 2 pmol) reverted the anticonvulsant effect of montelukast (0.3 μmol). Montelukast (0.03 and 0.3 μmol) prevented PTZ-induced BBB disruption, an effect that was reversed by LTD4 (6 pmol). In addition, doses of LTD4 (0.2 and 2 pmol) which reversed the effect of montelukast in crisis did not alter the protective effect of montelukast on the barrier, dissociating the anticonvulsant of protective effect on BBB. The confocal microscopy analysis revealed that 1. PTZ increased the number of CD45+ and IgG cells in cerebral cortex, indicating BBB leakage with leukocyte infiltration; 2. while LTD4 (6 pmol) potentiated, montelukast decreased the effect of PTZ on leukocyte migration. Considering that increase levels of leukotrienes and decrease in Na+,K+-ATPase are common findings in several excitotoxic conditions, including epileptic seizures, we also investigated the effects of LTD4 on the activity of Na+,K+-ATPase activity in mice hippocampal slices. LTD4 10 and 100 nM decreases Na+,K+-ATPase activity alpha 2, 3 and alpha 1 subunits, respectively, in mice hippocampal slices. The inhibitory effect of LTD4 on Na+,K+-ATPase activity was not observed in hippocampal homogenates, indicating that it requires intact cells. Moreover, we showed that LTD4-induced decrease Na+,K+-ATPase activity was reversed by CysLT1R inverse agonis, montelukast (1 μM). In addition, we also showed that possibly the PKC activation pathway is involved in LTD4-induced decrease of Na+,K+-ATPase activity in mice hippocampal slices, since PKC inhibitor, GF 109203X (0,3 μM), prevent this effect. Finally, but not least important, we have demonstrated that animals injected with LTD4 (2 pmol/3 μL icv), there also occurs a decrease in Na+,K+-ATPase activity, corroborating our in vitro findings and confirming the biological importance of this work. In summary, we showed that CysLT1 receptor activation modulates hippocampal Na+,K+-ATPase activity in mice, suggesting a possible mechanism for the involvement of leukotrienes in several dosorders related with brain inflammation and hyperexcitability. / Evidências crescentes têm mostrado que os leucotrienos são importantes contribuintes na patofisiologia de diversas doenças inflamatórias do sistema nervoso central nas quais a excitotoxicidade esteja envolvida, incluindo trauma crânio-encefálico, encefalite, doença de Parkinson, isquemia, dor neuropática e epilepsia. Entretanto pouco se sabe sobre o mecanismo molecular pelo qual os leucotrienos facilitam a atividade excitatória no encéfalo. Assim, neste trabalho investigamos o efeito de antagonistas para receptores de leucotrienos cisteínicos (CysLT) sobre as convulsões induzidas por PTZ em camundongos. Bay-u9973 (3 and 30 nmol), montelucaste (0.03 and 0.3 μmol) e pranlucaste (1 and 3 μmol), aumentaram a latência para as crises e diminuíram a amplitude média do EEG durante as crises. Montelucaste (0.03 and 0.3 μmol) preveniu a ruptura da BHE induzida pelo PTZ, e o efeito foi revertido pelo LTD4 (6 pmol). Além disso, as doses de LTD4 (0.2 and 2 pmol) que reverteram o efeito do montelucaste nas crises não alteraram o efeito protetor do montelucaste sobre a barreira, dissociando o efeito anticonvulsivante do efeito protetor sobre a BHE. As análises de microscopia confocal revelaram: 1) PTZ aumentou o número de células CD45+ e IgG no córtex, evidenciando a ruptura da BHE; 2) enquanto o LTD4 (6 pmol) potencializou, o montelucaste diminuiu o efeito do PTZ sobre a migração leucocitária. Considerando que níveis aumentados de leucotrienos e diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase são achados comuns em diversas condições excitotóxicas, incluindo crises epilépticas, também investigamos o efeito do LTD4 sobre a atividade da Na+,K+- ATPase em fatias de hipocampo de camundongos. LTD4 nas doses de 10 e 100 nM, diminuiu a atividade das subunidades alfa 2/3 e alfa 1, respectivamente. O efeito inibitório do LTD4 na atividade da Na+,K+-ATPase não foi reproduzido quando realizado com homogeneizado de hipocampo, indicando que esse efeito requer a célula intacta. A fim de nos certificarmos de que o LTD4 (10 nM) estava se ligando ao receptor CysLT1, incubamos as fatias com anticorpo anti- CysLT1, e verificamos que, na presença do anticorpo, o LTD4 perde o efeito. Além disso, observamos que a diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase induzida pelo LTD4 foi revertida pelo montelucaste (1 μM), agonista inverso dos receptores CysLT1. Neste trabalho mostramos ainda que a ativação da PKC possivelmente esteja envolvida no efeito do LTD4 sobre a atividade da Na+,K+-ATPase em fatias de hipocampo de camundongos, uma vez que o GF 109203X (0,3 μM), inibidor da PKC, preveniu esse efeito. Por fim, mas não menos importante, também demonstramos que em animais injetados i.c.v. com LTD4 (2 pmol/3 μL, i.c.v.), também ocorre uma diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase, corroborando com nossos achados in vitro e confirmando a importância biológica deste trabalho. Assim, este trabalho mostrou evidências do envolvimento dos receptores CysLT1 nas crises induzidas por PTZ bem como na permeabilidade da BHE, sendo a modulação da enzima Na+,K+-ATPase um possível mecanismo para a implicação dos leucotrienos em diversas doenças do SNC relacionadas com inflamação e hiperexcitabilidade.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) représente la principale interface d'échange moléculaire entre la circulation sanguine et le système nerveux central (SNC), où elle joue un rôle essentiel sur le contrôle du passage bidirectionnel de composés endogènes et exogènes. À la BHE, la P-glycoprotéine (P-gp) et Breast Cancer Resistance Protein (BCRP) sont les transporteurs d’efflux ABC les plus importants, empêchant l'entrée de composés toxiques, des médicaments et des xénobiotiques circulant dans le sang dans le cerveau. Il y a un intérêt croissant pour la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à la modulation de l’expression et de la fonction de la P-gp et BCRP, afin de pouvoir contrôler l'accumulation de substances neurotoxiques dans le SNC et de surmonter les phénomènes de pharmaco-résistance. Des études récentes ont montré que la morphine, elle-même un substrat de la P-gp, est impliquée dans l’augmentation de l'expression de la P-gp, qui peuvent contribuer à sa faible pénétration dans le cerveau et pour le développement de la tolérance. Cependant, le mécanisme sous-jacent à l’induction de la P-gp par la morphine, bien comme son rôle sur l'expression de BCRP était inconnu. Des rats ont été utilisés comme modèle animal pour l'étude de l'amplitude et la cinétique de la modulation de la P-gp et Bcrp à la BHE, après un traitement morphinique subchronique, en utilisant un protocole d’escalade de doses. Des microvaisseaux cérébraux isolés ont été utilisés comme modèle pour étudier la BHE, et les contenus en P-gp et Bcrp après le traitement in vivo, tandis que la lignée cellulaire hCMEC/D3 a parfois été utilisé pour des études complémentaires. Nos résultats ont montré qu’un régime subchronique de traitement à la morphine pendant 5 jours a induit la P-gp et Bcrp 12 à 24 heures après la dernière dose de morphine, un effet qui n'a pas été enregistrée lors des précédentes temps de sacrifices des animaux, ni avec une traitement aigue à la morphine. Le traitement des animaux avec un antagoniste de du récepteur glutamatergique NMDA, ou avec un inhibiteur de la COX-2 a aboli l’induction protéique de la P-gp et Bcrp par la morphine-subchronique, ce qui suggère que les deux facteurs sont impliqués dans l’up-régulation morphine-dépendante de la P-gp et BCRP. Sachant que l’induction a été enregistrée seulement à partir de 12h après la dernière dose de morphine, nous avons examiné si elle était un effet direct de l'exposition continue à la morphine, ou plutôt une conséquence du sevrage à la morphine développé après l'arrêt du traitement. Les rats ont été traités soit avec une perfusion constante de morphine (5 jours), soit avec deux schémas chroniques de morphine lorsque le sevrage a été précipité par l'administration de naloxone: un régime de doses croissantes (5 jours) ou un régime de doses constantes de morphine. La perfusion en continue de morphine n'a pas changé les niveaux de P-gp et Bcrp dans les microvaisseaux cérébraux de rat, et du coup n'a pas une conséquence directe sur la cascade de régulation de ces transporteurs à la BHE. Le sevrage provoqué par la naloxone a augmenté les niveaux d’ARNm pour le Mdr1a et Bcrp, mais l'expression et de l'activité protéiques sont restées inchangées après l'administration de naloxone. Cette disparité peut être dû soit à un effet de la régulation post-traductionnelle, soit à l’action de la naloxone dans des récepteurs non-opioïdes, qui peut entraver l’induction de la P-gp et Bcrp. Par la suite, on a fait un large screening de l'expression de plusieurs récepteurs de neurotransmetteurs chez la BHE de rat, beaucoup d'entre eux impliqués dans la signalisation inflammatoire, et qui peut jouer un rôle dans la modulation de ces transporteurs ABC. (...) / The blood-brain barrier (BBB) is the main interface of molecular exchange between the bloodstream and the central nervous system (CNS), where it plays an essential role on the control over the bi-directional passage of endogenous and exogenous compounds. At the BBB, P-glycoprotein (P-gp) and Breast Cancer Resistance Protein (BCRP) are the most important ABC drug efflux transporters preventing the entry into the brain of toxic compounds, drugs and xenobiotics circulating in the blood. There is increasing interest in understanding the molecular mechanisms underlying the modulation of P-gp and BCRP expression and function in order to control CNS accumulation of neurotoxicants and to overcome pharmacoresistance phenomena. Recent studies showed that morphine, itself a substrate of P-gp, is implicated in the up-regulation of P-gp expression, which may contribute to its poor brain penetration and tolerance. However, it was unknown the mechanism underlying P-gp induction by morphine and its role on BCRP expression. Rats were used as an animal model for the study of the amplitude and the kinetics of the modulation of P-gp and Bcrp expressions at the BBB following a subchronic morphine treatment, in an escalating morphine dose regimen. Freshly isolated rat brain microvessels were used as BBB model to study P-gp and Bcrp contents following the in vivo treatment, while the hCMEC/D3 cell line was occasionally used for complementary studies. Our results demonstrated that a 5-day subchronic morphine regimen up-regulated both P-gp and Bcrp 12 to 24h after the last dose of morphine, which was not registered at earlier time-points of animal sacrifice, nor with a single dose of morphine. The animal treatment with a glutamatergic NMDA receptor antagonist, or a COX-2 inhibitor abolished the subchronic morphine-induced P-gp and Bcrp protein up-regulation, 24h after the last dose of morphine, suggesting that both are implicated in the morphine-dependent P-gp and Bcrp up-regulation. Since the registered up-regulation only occurred from 12h after the last dose of morphine-onwards, we investigated whether it was a direct effect of continued exposure to morphine, or rather a consequence of the morphine withdrawal developed after discontinuation of treatment. Rats were treated either with a constant morphine infusion (5 days), or two chronic morphine regimens where withdrawal was precipitated by naloxone administration: an escalating dose (5 days) or a constant dose morphine regimen followed by a withdrawal period (2 days) and resume of the treatment for 3 additional days. Continuous i.v. morphine did not change P-gp and Bcrp levels in rat brain microvessels, it does not have a direct consequence on the cascade of regulation of these transporters at the BBB. Naloxone-precipitated withdrawal after escalating or chronic morphine dose regimen increased Mdr1a and Bcrp mRNA levels, but protein expression and activity remained unchanged after naloxone administration. This latter result discrepancy may be due to posttranslational regulation or naloxone action at non-opioid receptors hampering P-gp and Bcrp up-regulation. Subsequently, we did a large screening of the expression of several neurotransmitter receptors at the rat BBB, many of them implicated in the inflammatory cell-cell signaling, and which may have a role in the modulation of these ABC transporters. Also, we compared two different approaches of isolation of rat brain microvessels, mechanical dissection and enzymatic digestion, to assess which yield the purest microvessel fraction for the BBB study. The enzymatic digestion provided the highest enrichment of endothelial cells and pericytes, and the least contamination with astrocyte and neuron markers. (...) / A barreira hemato-encefálica (BHE) representa a principal interface entre a corrente sanguínea e o sistema nervoso central (SNC), desempenhando um papel essencial no controlo da passagem sangue-cérebro de diversos compostos endógenos e exógenos. A glicoproteina P (P-gp) e a proteína de resistência ao cancro da mama (BCRP) são os principais transportadores de efluxo da família ABC presentes ao nível da BHE, limitando a passagem cerebral de compostos tóxicos, fármacos e xenobióticos circulantes na corrente sanguínea. Actualmente, regista-se um crescente interesse na comunidade científica para a melhor compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes à modulação quer da expressão quer da função da P-gp e BCRP, no sentido de desenvolver medidas mais eficazes quer para prevenção da acumulação de compostos neurotóxicos no SNC, quer para superar fenómenos de farmacorresistência associados à terapêutica. Estudos recentes evidenciam que a morfina, por si só um substrato da P-gp, está envolvida na indução da expressão da P-gp, o que poderá contribuir para a sua menor penetração cerebral, bem como para o desenvolvimento de tolerância. No entanto, não se conhece o mecanismo subjacente a tal indução da P-gp pela morfina, nem o seu eventual papel na expressão da BCRP. Com efeito, na condução da presente dissertação, realizamos um estudo da amplitude e a cinética da regulação da expressão da P-gp e BCRP ao nível da BHE na sequência de um tratamento subcrónico com morfina, em regime de doses crescentes, usando o rato como modelo animal. Para o efeito, foram isolados os capilares cerebrais dos animais sujeitos a tratamento, in vivo, enquanto que a linha celular hCMEC/D3 foi ocasionalmente utilizada para estudos complementares. Os nossos resultados demonstraram que um tratamento subcrónico com morfina (5 dias) foi capaz de induzir tanto a P-gp como a Bcrp 12 a 24 horas após a última dose de morfina administrada, mas não para tempos de sacrifício anteriores, bem como tal indução não foi registada quando a morfina foi administrada de forma aguda. O tratamento animal com um antagonista do receptor glutamatérgico NMDA, ou com um inibidor da COX-2 anulou este efeito de indução da P-gp e Bcrp pela administraçãosubcrónica de morfina, o que sugere o envolvimento destes dois componentes na indução da P-gp e Bcrp dependente da morfina. Uma vez que este aumento da expressão só surgiu a partir de 12h após a última dose de morfina, decidimos investigar se tal seria um efeito direto da exposição continuada à morfina, ou por outro lado, uma consequência do síndrome de abstinência à morfina, desenvolvido após a descontinuação do tratamento. Desta forma, os animais foram tratados por um lado com uma infusão contínua de morfina (5 dias), ou sujeitos a dois diferentes regimes de exposição crónica à morfina, após os quais o síndrome de abstinência foi provocado pela administração de naloxona. A administração de morfina em contínuo, via i.v., não alterou os níveis de P-gp e BCRP nos capilares cerebrais de rato, o que indica a ausência de uma consequência directa da morfina na cascata de regulação destes transportadores ao nível da BHE. O síndrome de abstinência opióide provocado pela naloxona aumentou os níveis de mRNA Mdr1a e Bcrp, mas tanto a expressão e atividade proteicas mantiveram-se inalteradas após a administração de naloxona. Esta discrepância de resultados pode-se dever ou a um regulamento pós-translacional, ou a uma acção inespecífica da naloxona em receptores não opiáceos, impedindo a indução da P-gp e Bcrp. Num outro estudo, foi feito um screening da expressão de vários receptores de neurotransmissores na BHE de rato, muitos deles envolvidos na sinalização célula-célula em processos inflamatórios, e que podem ter um papel na modulação destes transportadores ABC. (...)

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-02-22T14:26:17Z No. of bitstreams: 1 Flávia Pedroso.pdf: 2062416 bytes, checksum: e05f376a163a4ea5fd727a8979c3cc06 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T14:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flávia Pedroso.pdf: 2062416 bytes, checksum: e05f376a163a4ea5fd727a8979c3cc06 (MD5) Previous issue date: 2016-09-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vários tratamentos para desordens neurológicas são malsucedidos por não poderem atingir efetivamente o Sistema Nervoso Central (SNC). A presença da barreira hematoencefálica (BHE) dificulta esse acesso e muitas substâncias são incapazes de atravessá-la quando empregadas sem qualquer modificação química ou físico-química. O ácido ferúlico, um polifenol encontrado abundantemente na natureza e bem reconhecido por sua atividade antioxidante, antiinflamatória e anticâncer, é amplamente estudado e sua atividade neuroprotetora vem sendo descrita. Um dos principais problemas, que limita sua utilização clínica, é sua baixa biodisponibilidade quando administrado por via oral, que pode ser contornado por alterações e/ou modificações em sua estrutura química e/ou pelo preparo de formulações à base de lipídeos. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi sintetizar um derivado lipossolúvel do AF, o ferulato de hexadecila (FH), e posteriormente obter nanocápsulas poliméricas como sistema de vetorização para sua potencial ação no SNC. O FH foi obtido por esterificação e sua caracterização estrutural foi realizada por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (IVTF) e de ressonância magnética nuclear. A modificação estrutural não anulou a atividade scavenger frente aos radicais DPPH•, ABTS•+ e ao HOCl. As nanocápsulas poliméricas, em concentração de 0 a 2,0 mg.mL-1, foram desenvolvidas pelo método de deposição interfacial do polímero, utilizando poli(-caprolactona) (PCL) e blendas com polietilenoglicol (PEG). Todas as formulações preparadas apresentaram partículas esféricas e de superfície lisa, como observado por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV), pH entre 5,75 e 6,04, tamanhos adequados, inferiores a 234 nm, índice de polidispersão inferior a 0,26, garantindo sua homogeneidade, e potencial zeta com valores negativos, entre -28 e -38 mV, sugerindo estabilidade das suspensões de nanocápsulas poliméricas. O processo de nanoencapsulação promoveu a amorfização do FH, comprovada por análise de difração de raios X, calorimetria exploratória diferencial (CED) e MEV, bem como o aumento de sua estabilidade térmica, verificado por termogravimetria e CED, e as análises efetuadas de IVTF demonstraram que não houve interação entre o FH e os polímeros utilizados. Os estudos de toxicidade em eritrócitos demonstraram que o FH, livre ou nas formulações de nanocápsulas com PCL-PEG, não apresentou ação hemolítica, mesmo com variações na dose testada e em função do tempo. Adicionalmente, apresentou ação protetora sobre a hemólise promovida pelo AAPH. A possível ação das formulações desenvolvidas sobre o SNC, considerando que possuem características adequadas para sua vetorização, deve ser investigada futuramente. / Many neurological disorder treatments are unsuccessful because they can not effectively reach the central nervous system (CNS). The presence of the blood-brain barrier (BBB) hinders this access and a lot of substances are unable to pass through it when used without any chemical or physical-chemical modification. The ferulic acid, a polyphenol found abundantly in nature and well known for its antioxidant, anti-inflammatory and anti-cancer activity, is widely studied and their neuroprotective activity has been described. One of the main problem, which limits its clinical use, is its low bioavailability when administered orally, it can be circumvented by changes in their structure and/or for preparing lipid-based formulations. In this way, the aim of this study was to synthesize a lipophilic derivative of AF, the hexadecyl ferulate (HF), and then get polymeric nanocapsules as vectoring system for its potential action in the CNS. The HF was obtained by esterification reaction and their structural characterization was performed by spectroscopy in the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and nuclear magnetic resonance. The structural modification did not annul the scavenger activity against the DPPH•, ABTS•+ and HOCl. The polymeric nanocapsules in concentration from 0 to 2.0 mg.mL-1 were developed by interfacial deposition method of the polymer using poly (-caprolactone) (PCL), and blends with polyethylene glycol (PEG). All prepared formulations presented spherical and smooth surface, as observed by scanning electron microscopy (SEM) with field emission, pH between 5.75 and 6.04, proper sizes below 234 nm, polydispersity index below 0.26, ensuring homogeneity, and zeta potential with negative values between -28 and -38 mV, suggesting stability of the suspensions of polymeric nanocapsules. The nanoencapsulation process promoted the FH amorphization. This was verified by X-ray diffraction analysis, differential scanning calorimetry (DSC) and SEM. It also promoted the increasing thermal stability of the FH which was verified by thermogravimetry and DSC, and FTIR analysis demonstrated there was no interaction between HF and the used polymers.Toxicity studies in erythrocytes showed that HF , in free or nanocapsule formulations of PCL- PEG, showed no hemolytic action, even with variations in dose tested and function of time. Additionally, introduced protective effect on hemolysis promoted by AAPH. The possible action of the developed formulations of CNS, considering that they have appropriate characteristics for your vectorization, should be investigated in the future.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Traumatic brain injury (TBI) is a public health problem, and is considered a leading cause of death among children and young adults in industrialized countries. TBI can be defined as a mechanical external aggression to the brain, which may produce an altered state of consciousness leading the cognitive and / or motor impairment. In this context, the inflammatory process plays an important role in the development and exacerbation of secondary damage after TBI, mediating, through the release of cytokines, increased permeability of the blood brain barrier (BBB), edema formation and promoting the accumulation of leukocytes after TBI. Exercise provides protection on a variety of diseases and insults of the Central Nervous System (CNS). However, there are few studies showing the prophylactic effects of regular exercise on the damage caused by TBI. Therefore, the aim of this study was to investigate whether physical exercise protects against acute inflammatory response and motor impairment induced by TBI in rats. For this, the animals performed exercise for four weeks and then underwent the model of TBI by fluid percussion injury (FPI). Twenty-four hours after TBI the results showed that there was an impairment of motor function, followed by increased permeability of the BBB and brain inflammation characterized by increased levels of interleukin-1β (IL-1β ) of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and by decreasing levels of interleukin-10 (IL-10). Furthermore, increased myeloperoxidase (MPO) and inhibition of enzyme activity Na+,K+-ATPase after TBI suggests that the opening of the BBB, followed by infiltration of neutrophils and brain inflammation may contribute to failure of selected targets leading to damage side. The results also demonstrated that physical exercise protected against motor impairment, BBB permeability and also protect against an increase in brain levels of IL-1β and TNF-α and decrease levels of IL-10 induced by fluid percussion injury (FPI) . This exercise protocol also protected the increase of MPO activity and inhibition of Na+,K+-ATPase after TBI. This protection correlated with decreased MPO activity, suggesting that a change in cerebral inflammatory profile, caused by physical exercise, may be reducing the initial injury and limiting secondary damage after TBI. / O traumatismo cranioencefálico (TCE) constitui um problema de saúde pública, sendo considerada uma das principais causas de morte entre crianças e jovens adultos em países desenvolvidos. O TCE pode ser definido como uma agressão mecânica externa ao encéfalo, que pode produzir um estado alterado de consciência levando ao comprometimento das habilidades cognitivas e/ou motoras. Neste contexto, o processo inflamatório tem papel importante do desenvolvimento e na exacerbação do dano secundário após o TCE, mediando, através da liberação de citocinas, o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), a formação de edema e promovendo o aumento da migração de leucócitos após o TCE. Sabe-se que o exercício físico oferece proteção sobre varias doenças e insultos do Sistema Nervoso Central (SNC). No entanto, poucos são os estudos que mostram os efeitos profiláticos da prática regular de exercício físico diante dos danos decorrentes do TCE. Portanto, o objetivo desta dissertação foi verificar se o exercício físico protege da resposta inflamatória aguda e do comprometimento motor induzido pelo TCE em ratos. Para isso, os animais realizaram exercício físico durante quatro semanas e posteriormente foram submetidos ao TCE pelo modelo de lesão por percussão de fluido (LPF). Vinte e quatro horas após o TCE os resultados obtidos mostraram que houve um comprometimento da função motora, seguido do aumento na permeabilidade da BHE e da inflamação cerebral, caracterizada pelo elevação nos níveis de interleucina-1β (IL -1β) , do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e pela diminuição nos níveis de interleucina-10 (IL-10). Além disso, houve um o aumento na atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) e uma inibição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE sugerindo que a abertura da BHE, seguida pela infiltração de neutrófilos e inflamação cerebral podem contribuir para a falência dos alvos seletivos. Os resultados também demonstraram que o exercício físico prévio protegeu do comprometimento motor e do aumento na permeabilidade da BHE, bem como aumentou dos níveis de IL-10 e protegeu do aumento dos níveis cerebrais de IL-1β e TNF-α, indzidos pela lesão por percussão de fluido (LPF). Este protocolo de exercício também protegeu do aumento da atividade da MPO e da inibição da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE. Esta proteção correlacionada com a diminuição da atividade da MPO, sugere que uma modificação no perfil inflamatório cerebral, provocada pelo exercício físico, pode estar reduzindo a lesão inicial e limitando o dano secundária após o TCE.