Inúmeras estratégias neuroprotetoras vêm sendo desenvolvidas para o tratamento da encefalopatia neonatal causada pela hipóxia-isquemia (HI). O enriquecimento ambiental (EA) é uma ferramenta que propicia interação social, estimulação visual, sensorial e atividade física de forma espontânea e assim induz mudanças comportamentais e neurofisiológicas. O objetivo desta tese foi investigar os efeitos do EA em relação à estrutura e expressão de proteínas constituintes da barreira hematoencefálica (BHE) e parâmetros bioquímicos de citocinas neuroinflamatórias no hipocampo em fases subsequentes do desenvolvimento. Ainda, o escopo comportamental desta tese foi analisar o efeito do EA precoce sobre a ansiedade demonstrada por ratos adultos submetidos à HI. Para tanto, ratos Wistar machos e fêmeas, no 7º dia pós-natal (DPN), foram submetidos ao modelo de Levine-Rice de HI neonatal. Os animais foram divididos em quatro grupos: CTAP (controle ambiente padrão), CTAE (controle ambiente enriquecido), HIAP (hipóxia-isquemia ambiente padrão) e HIAE (hipóxia-isquemia ambiente enriquecido). Os animais dos grupos EA permaneceram no enriquecimento ambiental mantido desde o 8º DPN. Após o desmame os animais foram divididos em grupos e estimulados no EA (1 h/dia por 5 semanas). Análises da expressão de proteínas estruturantes da BHE no hipocampo (β-catenina, ocludina, conexina-43, aquaporina-4, transportador de glicose 1 - Glut-1 e proteína fibrilar glial ácida - GFAP) foram quantificadas através de Western Blotting (WB) Observamos a permeabilidade e integridade da BHE através da coloração com azul de Evans e também foi realizada imuno-histoquímica para GFAP na região 1 do corno de Ammon - CA1 do hipocampo no 22º e 60º DPN. Realizamos análises da expressão das citocinas inflamatórias fator de necrose tumoral alfa - TNF-α e interleucina 1 beta - IL-1β, juntamente com análise imuno-histoquímica para marcação de microglia ativada na fase adulta de animais HI submetidos ao EA. Ademais, foram avaliados os efeitos da HI e do EA sobre a ansiedade no primeiro dia de exposição dos animais ao labirinto em cruz elevado (LCE) e no teste claro/escuro (TCE). Os nossos dados mostraram que o EA foi efetivo para reverter as alterações causadas pela HI aumentando a expressão de ocludina no 22º DPN e de β- catenina e GFAP no 60º DPN e diminuindo o extravasamento de azul de Evans. No 8º DPN não há alteração na BHE, sendo sugestivo de imaturidade da BHE. A avaliação imuno-histoquímica de IbA-1 demonstra ativação microglial após HI e o perfil bioquímico apresenta grande expressão das citocinas IL-1β e TNF-α em animais hipóxico-isquêmicos estimulados em EA. Através dos níveis de ansiedade encontrados, podemos estabelecer que o EA favorece uma ação menos impulsiva reduzindo o comportamento de risco dos animais após a HI. Assim, nossos resultados contribuíram para a compreensão do mecanismo da HI, visto que apresentamos de forma singular que o EA é eficaz na recuperação da disfunção da BHE maximizando os efeitos neuroprotetores de IL-1β e TNF-α sobre aspectos comportamentais relacionados à ansiedade. / Several neuroprotective strategies have been developed for the treatment of the neonatal encephalopathy caused by hypoxic ischemia (HI).The environmental enrichment (EE) is a strategy that propitiates social interaction, visual and sensorial stimulation, and physical activity spontaneously and, thus, it causes behavioral and neurophysiological changes. The aim of this thesis was to investigate the effects of EE on the structure and expression of proteins in the blood-brain barrier (BBB) and biochemical parameters of neuroinflammatory cytokines in the hippocampus in subsequent developmental stages. Moreover, the behavioral scope of this thesis was to analyze the effect of early EE on anxiety expressed by adult rats. Male and female Wistar rats, PND 7, were submitted to the Levine-Rice model of neonatal HI. The animals were divided into four groups: CSE (control - standard environment), CEE (control - enriched environment), HISE (hypoxic ischemia - standard environment) and HIEE (hypoxic ischemia - enriched environment). The animals of the EE groups were kept in the environmental enrichment since PND 8. After weaning, the animals were divided into groups and exposed to the EE (1h a day for 5 weeks). Expression analyses of the BBB structural proteins in the hippocampus (β-catenin, occludin, connexin-43, aquaporin-4, Glut-1, and GFAP) were quantified by Western Blotting (WB) We observed the BBB permeability and integrity through Evans blue staining as well as immunohistochemistry for GFAP in the CA1 hippocampus region on PND 22, and 60. We performed analyzes of the expression of the inflammatory cytokines TNF-α and IL-1β, together with immunohistochemical analysis for quantification of IbA-1 in the adult phase of HI animals submitted to EE.Furthermore, the effects of the HI and the EE on anxiety on the first day of exposition to the elevated plus maze test (EPM) and the light-dark box test (LDB) were assessed. Our data have shown that the HI reduces occludin expression on PND 22 and β-catenin and GFAP on PND 60along with the extravasation of Evans blue, indicating BBB dysfunction in these periods and reversion of the alterations by the EE. On PND 8, there is no BBB change, which is suggestive of BBB immaturity. The immunohistochemicalassessment of IbA-1 demonstrates microglial activation after HI and the biochemical profile shows great expression of IL-1β and TNF-α cytokines in hypoxic-ischemic animals stimulated in EE. Through the levels of anxiety found, we can establish that the EE favors a less impulsive behavior and reduces the anxiogenic factor of animals after HI. Thus, our results have contributed to the understanding of the HI mechanism; we presented in a unique way the recovery of the BBB dysfunction and the maximization of the neuroprotective effects of IL-1β and TNF-α on behavioral aspects related to anxiety of animals exposed to the EE after HI.

O Diabetes mellitus (DM) é uma desordem metabólica caracterizada principalmente por hiperglicemia crônica. Durante o DM, a atenção está voltada principalmente para doenças que afetam sistemas periféricos, contudo, as complicações do DM podem resultar em danos ao sistema nervoso central (SNC), podendo levar a prejuízos cognitivos. Em vista disso, o objetivo desta tese foi investigar alterações no SNC, particularmente relacionadas às funções astrocitárias e do funcionamento das barreiras encefálicas em modelo animal de DM baseando-se nas alterações periféricas. Além disso, foi analisado o efeito da exendina-4 (EX-4), um agonista dos receptores do peptídeo semelhante ao glucagon (GLP-1), em reverter os parâmetros avaliados. Os resultados observados mostraram prejuízos periféricos e no SNC decorrentes do DM. O DM foi responsável pela excessiva produção de AGEs e alterações em parâmetros periféricos como peso corporal, glicemia, hemoglobina glicada (HbA1c) e peptídeo C. Ao analisar o SNC, observamos prejuízo nas funções cognitivas, em parâmetros astrocitários, disfunções nas barreiras encefálicas e diminuição do conteúdo da subunidade GluN1 do receptor N-metil D-Aspartato (NMDA). O tratamento com EX-4 reverteu o prejuízo cognitivo, o dano nas barreiras encefálicas, a captação de glutamato e o conteúdo de GluN1. No entanto, a EX-4 não teve efeito sobre a glicemia e formação de AGEs. O dano em funções astrocitárias e nas barreiras encefálicas observado no DM pode ser decorrente da ativação de vias de sinalização desencadeadas pelos elevados níveis de AGEs. Da mesma maneira, o prejuízo no comportamento cognitivo provavelmente possa ser atribuído aos danos astrocitários e nas barreiras encefálicas observados no DM. O efeito da EX-4 na melhora cognitiva possivelmente seja devido aos seus efeitos na captação de glutamato, no conteúdo de GluN1 e na recuperação das barreiras do encéfalo. Ainda, os papéis já estabelecidos da EX-4 na ativação de vias de sinalização relacionadas com a aprendizagem e memória e na diminuição da expressão de mediadores inflamatórios, podem ter atenuado os danos causados pela hiperglicemia e pelo acúmulo de AGEs. No entanto, mais estudos são necessários para estabelecer o mecanismo de ação da EX-4 na recuperação dos danos causados pelo DM no SNC. / Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder characterized primarily by chronic hyperglycemia. During the DM, attention is mainly focused on diseases affecting peripheral systems. However, DM complications may result in damage to the central nervous system (CNS), leading to cognitive impairments. In view of this, the aim of this thesis was to investigate changes in the CNS, particularly related to astrocytic functions and the functioning of the brain barriers in animal model of DM relying on the peripheral changes and to analyze the effect of exendin-4 (EX-4), an agonist of glucagon like peptide-1 (GLP-1) receptors, in reversing the parameters evaluated. The observed results showed peripheral and CNS damage resulting from DM. The DM was responsible for the excessive production of AGEs and changes in peripheral parameters such as body weight, blood glucose, glycated hemoglobin (HbA1c) and C-peptide When assessing the CNS, we observed impairment in cognitive functions, astrocytic parameters, dysfunctions in the brain barriers and decrease in N-methyl-D-aspartate (NMDA) GluN1 subunit content. Treatment with EX-4 reversed the cognitive impairment, damage in brain barriers, glutamate uptake and GluN1 content. However, the EX-4 had no effect in the glycemia and ADEs formation. The loss of astrocytic and brain barriers functions observed in DM may be due to the activation of signalling pathways triggered by high levels of AGEs. In addition, impairment in cognitive behavior can probably be attributed to astrocyte and brain barriers damage observed in DM. The effect of EX-4 on the cognitive improvement possibly be due to its effects on glutamate uptake, in the GluN1 content and in the recovery of the brain barriers. In addition, the EX-4 established roles in the activation of signalling pathways associated with learning and memory and in the decrease expression of inflammatory mediators, can attenuate the damage caused by hyperglycemia and by accumulation of AGE. However, further studies are needed to establish the mechanism of EX-4 action in the recovery of damage caused by DM in CNS.

Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ricardo Lorenzoni.pdf: 2169381 bytes, checksum: 9b086c1fe18c612a1d43ebe5f91c0f8f (MD5) Ricardo Lorenzoni.pdf.jpg: 3465 bytes, checksum: 60fb1578356f3148589233475ed9e01a (MD5) Previous issue date: 2012-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The hypothesis of Alzheimer s Disease (DA) may be related to high serum cholesterol levels made lipid-lowering drugs, as lovastatin (LV) and simvastatin (SV), potential choices of treatment against this disease. However, low levels of simvastatin and lovastatin are able to cross the blood brain barrier (BHE) and side effects associated to these drugs are a problem for their use in diseases affecting the central nervous system (SNC). Therefore, considering the therapeutic potentials of nanocapsules, the aim of this work was develop, characterize and evaluate the biological effect of NC containing SV or LV in animal models of DA induced by hypercholesterolemia. NC polymeric suspensions were prepared with SV (NCSV) or LV (NCLV) by interfacial deposition of preformed polymers. NCLV and NCSV exhibited average particle size of 204.0 ± 1.5 nm and 205.5 ± 0.5 nm, respectively, as monodispersed systems, with slightly acid pH (around 6) and negative zata potential (-23.29 ± 0.80 for NCLV and -19.5 ± 0.13 mV for NCSV). The analysis by fourier transform infrared spectroscopy and differential canning calorimetry (DSC) indicated that no chemical reactions occurred among components during nanocapsule preparation. The DSC analysis showed that sorbitan monostearate was dissolved in the oil core. The X-ray diffractometry, scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy and drug content showed that a large amount lovastatine was presented in a crystalline form in NCLV, and they were not encapsulated. On the other hand, for NCSV, simvastatin was amorphous, indicating absent of drug crystals and that the drug was molecularly dispersed in NC. The encapsulation efficacy of LV was low (21.52 ± 1.4 %) while of SV was very high (99.18 ± 0.7 %). The animals fed with hyperlipemic diet showed significantly increase of serum cholesterol levels and LDL-cholesterol, however the treatment with unencapsulated SV and nanocapsules loading SV 1 mg/kg/dia and 3 mg/kg/day, during 45 days, not sufficient for reducing these biochemistry parameters. The serum triglycerides and VLDL-cholesterol levels did not show significant variations. The HDL-cholesterol was higher for animals treated with free SV (3mg/kg/day). The animals fed with hyperlipemic diet and/or treated with free drug or loaded in nanocapsules didi not show any increase of liver transaminases, indicating that there was no liver damage. The activity of pyruvate kinase and creatine kinase suggested that there were not any changes in neuronal energy metabolism. The hypercholesterolemia was capable of inducing alterations in cognition in Wistar rats. The NCSV showed promising effects in DA, once the animals were able to enhance memory when subjected to passive avoidance test. Free SV led to no significant alterations in learning and memory. The histology results suggested the presence of some brain lesions in some groups, indicating a possible neurodegeneration. Based on these results, we can conclude that simvastatin nanocapsules are a promising alternative in the treatment of cognitive loss due to high cholesterol levels and deserves more studies. / A hipótese de que o desenvolvimento da Doença de Alzheimer (DA) pode estar relacionado com altos níveis de colesterol plasmático faz dos fármacos hipolipemiantes, como Lovastatina (LV) e Sinvastatina (SV), potenciais terapêuticos frente a esta enfermidade. Contudo, a baixa penetração da LV e da SV através da barreira hematoencefálica (BHE) e os efeitos colaterais que elas podem ocasionar apresentam-se como um impasse para a utilização destes fármacos frente a doenças que acometem o sistema nervoso central. Deste modo, considerando as potencialidades terapêuticas que as nanocápsulas poliméricas (NC) podem promover, este trabalho teve como objetivo, desenvolver, caracterizar e avaliar o efeito biológico de NC contendo SV ou LV frente ao modelo animal da DA induzida por hipercolesterolemia. Assim, foram desenvolvidas suspensões de NC poliméricas contendo SV (NCSV) ou LV (NCLV) através do método de deposição interfacial do polímero pré-formado. As suspensões exibiram tamanho médio de partícula homogêneo (204,0 ± 1,5 nm para as NCLV e 205,5 ± 0,5 nm para as NCSV), com baixo índice de polidispersão, caracterizando sistema monodispersos, com pH levemente ácido (em torno de 6) e potencial zeta negativo (-23,29 ± 0,80 mV para as NCLV e -19,5 ± 0,13 mV para as NCSV). As análises de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier e calorimetria exploratória diferencial (DSC) indicaram que não houve reação química entre os componentes da formulação durante a produção das formulações. A avaliação por DSC mostrou que o monoestearato de sorbitano encontra-se dissolvido no núcleo oleoso das partículas. A difração de raios-X, a microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica revelaram que grande quantidade de fármaco apresentou-se sob a forma cristalina nas suspensões de NCLV. Por outro lado, a difração de raios-X, MEV e microscopia óptica revelaram que a SV encontra-se molecularmente dispersa nas suspensões de NCSV. Assim, a eficiência de encapsulação da LV foi baixa (21,52 ± 1,4 %) enquanto que para a SV foi alta (99,18 ± 0,7 %). Os animais alimentados com dieta hiperlipídica apresentaram aumento significativo do colesterol total e do LDL-colesterol, porém os tratamentos com SV livre e nanoencapsulada nas doses de 1 mg/kg/dia e 3 mg/kg/dia, durante 45 dias, não foram suficientes para reduzir estes parâmetros bioquímicos. Os triglicerídeos séricos e VLDL-colesterol não apresentaram variações significativas induzidas pela dieta ou como consequência do tratamento medicamentoso. O HDL-colesterol apresentou-se mais elevado apenas para os animais tratados com SV livre. Não houveram evidências de aumento das aminotransferases séricas, sugerindo ausência de dano hepático. As atividades da piruvatoquinase e da creatinoquinase indicaram que não houve alteração no metabolismo energético neuronal. A hipercolesterolemia foi capaz de induzir alterações cognitivas em ratos. A SV nanoencapsulada apresentou efeitos promissores frente à cognição, pois foram capazes de melhorar a memória dos animais submetidos ao teste de esquiva passiva. A SV livre não provocou alterações significativas no aprendizado e na memória dos animais neste teste. Os resultados histopatológicos indicam que houveram lesões cerebrais em alguns grupos de animais, indicando um possível efeito de neurodegeneração. Com base nos resultados, podemos concluir que as nanocápsulas de sinvastina são uma alternativa de uso terapêutico promissora e que merece mais estudos nos casos de perdas cognitivas por excesso de colesterol plasmático.

O glioblastoma multiforme (GBM) é uma doença grave e sem tratamento eficaz, especialmente pelos agentes terapêuticos disponíveis causarem reações adversas importantes nas doses terapêuticas. O metotrexato (MTX) é um fármaco citotóxico utilizado para tratar diversas neoplasias, no entanto, sua utilização é limitada pela baixa biodisponibilidade e reações adversas. A nanotecnologia tem sido utilizada para aumentar a eficácia dos medicamentos antitumorais, com o intuito de direcioná-los para o sítio de ação e reduzir os efeitos adversos. Nesse sentido, realizamos ensaios com nanocápsulas lipídicas de MTX (LNC MTX) para avaliar os mecanismos de captação em linhagens celulares de glioblastoma e micróglia, além investigar a eficácia terapêutica da LNC MTX em ensaios in vitro e in vivo. Inicialmente, ensaios de microscopia de fluorescência, empregando bloqueadores farmacológicos específicos para transportes de membrana, mostraram que as LNC MTX marcadas com Rodamina B penetram em células tumorais GL261 por endocitose, dependente de caveolinas, e em células de micróglia da linhagem BV2 por fagocitose e macropinocitose. Os tratamentos com LNC MTX ou solução de MTX (em concentrações correspondentes) em células GL261 inibiram a proliferação; aumentaram a fragmentação de DNA, mas, somente as LNC induziram a morte celular por necrose e diminuíram o número de células na fase G1/G0 do ciclo celular. Na linhagem celular BV2, os tratamentos com LNC MTX ou solução de MTX inibiram a proliferação, reduziram a quantidade de células na fase G1/G0 do ciclo celular, aumentaram a fragmentação de DNA e induziram morte celular por apoptose e apoptose tardia. Os ensaios in vivo de microscopia intravital mostraram que a LNC MTX atravessa a barreira Hematoencefálica (BHE) de camundongos fêmea C57Bl/6 após administração intravenosa ou oral, sem danificar a sua estrutura. O tamanho do glioblastoma in vivo foi reduzido em animais tratados com LNC MTX por via oral em relação aos animais tratados com salina. Esta redução não foi detectada em animais tratados com solução de MTX. Em conjunto, os dados obtidos mostram que a LNC MTX penetram em células de glioma e da glia e causam toxicidade, atravessam a BHE in vivo e sugerem que a nanoencapsulação do MTX pode ser uma estratégia importante para o tratamento do glioblastoma. / Glioblastoma multiforme (GBM) is a serious disease and no effective treatment is availabe, especially because the drugs cause significant adverse reactions in therapeutic doses. Methotrexate (MTX) is a cytotoxic drug used to treat many neoplasms, however, their use is limited by the low bioavailability and adverse reactions. Nanotechnology has been used to increase the effectiveness of antitumor drugs in order to direct them to the site of action and to reduce adverse effects. Accordingly, we carried out an experimental approach with MTX lipid nanocapsules (MTX LNC) to evaluate the uptake mechanisms in glioblastoma and microglia cell lines, and the therapeutic efficacy of MTX LNC in vitro and in vivo systems. Initially, fluorescence microscopy assays employing specific pharmacological blockers for membrane transport showed that the MTX LNC stained with Rhodamine B penetrated into GL261 tumor cells by caveolae-mediated endocytosis, and in BV2 microglia cells by phagocytosis and macropinocytosis. Treatment with MTX solution or MTX LNC (at corresponding concentrations) on GL261 cells inhibited the proliferation; increased DNA fragmentation, but only the LNC induced cell death by necrosis and decreased the number of cells in the G1/G0 phase of the cell cycle. In BV2 cells, treatment with MTX solution or MTX LNC inhibited proliferation, reduced number of cells in the G1/G0 phase of the cell cycle, increased DNA fragmentation and cell death, induced by apoptosis and late apoptosis. Intravital microscopy study showed that the MTX LNC across the Blood-Brain Barrier (BBB) of C57BL/6 female mice after intravenous or oral administrations, without damaging its structure. The area of glioblastoma in vivo was reduced in animals oral treated with MTX LNC comparing to saline treated mice. This reduction was not observed in animals treated with MTX solution. Together, the data herein obtained show that MTX LNC penetrate the cell membrane and cause cell toxicity on glioma and neurons lineage, cross the BBB and suggest that the nanoencapsulation of MTX can be an important strategy for the treatment of glioblastoma.

Sepse e suas complicações (sepse grave e choque séptico) ainda são a principal causa de morte nas unidades de terapia intensiva em todo o mundo. Estudos clínicos e experimentais têm demonstrado que na fase inicial da sepse a concentração plasmática de arginina vasopressina (AVP) está elevada. No entanto, durante o processo fisiopatológico os níveis plasmáticos da mesma permanecem inadequadamente baixos, apesar de haver hipotensão persistente. Uma das hipóteses sugeridas para essa deficiência relativa de AVP é a apoptose de neurônios vasopressinérgicos. Nosso objetivo foi identificar elementos envolvidos na morte celular hipotalâmica, além de avaliar o comportamento de células gliais e da barreira hematoencefálica (BHE) durante a sepse. Ratos Wistar foram submetidos à sepse por ligadura e punção cecal (CLP) ou não manipulados (naive) como controle e então divididos em dois grupos. No primeiro, foram perfundidos e os cérebros coletados para imunohistoquímica. Outro grupo foi decapitado para a retirada de sangue para dosagem de interferon- gama (IFN-?) e encéfalo para análise da expressão de proteínas no hipotálamo ou nos núcleos supraópticos (SON) e paraventriculares (PVN). Um terceiro foi separado para investigação da permeabilidade da BHE. Apesar de aumento da imunomarcação de CD8 e MHC-I no SON dos animais sépticos, não encontramos indícios de morte celular mediada por células imunes. No SON e PVN de animais sépticos, a expressão de fatores envolvidos na ativação da via extrínseca de apoptose (tBID, caspase-8 clivada) se manteve inalterada, enquanto fatores anti-apoptóticos relacionados à via intrínseca (BCL-2, BCL-xL) estavam diminuídos no hipotálamo. No SON destes animais a micróglia assumiu uma morfologia associada à sua ativação, concomitante com o aumento plasmático de IFN-?. Houve rompimento transitório da BHE no hipotálamo após 6 horas do CLP. Os resultados indicam que a via intrínseca de apoptose parece ser a responsável pela morte celular que é observada nos núcleos vasopressinérgicos e essa condição está temporalmente associada à ativação microglial e rompimento da BHE / Sepsis and its complications (severe sepsis and septic shock) remain as the main cause of death in intensive care units worldwide. Clinical and experimental studies have shown that in the early phase of sepsis the plasma concentration of arginine vasopressin (AVP) is increased. However, during the pathophysiological process the plasma levels remain inadequately low, despite of persistent hypotension. One of the hypothesis suggested for this relative deficiency is the apoptosis of vasopressinergic neurons. Our objective was to identify elements involved in the hypothalamic cellular death and evaluate the modifications of glial cells and blood-brain-barrier (BBB) during sepsis. Wistar rats were submitted to sepsis by cecal ligation and puncture (CLP) or non-manipulated (naïve), as control and then divided in two groups. In the first one, they were perfused and brains were collected for immunohistochemistry. In another one they were decapitated for blood collection and further plasma interferongama (IFN-?) analysis by ELISA. Brain was also collected for apoptosis-related proteins expression analysis in the hypothalamus or in the supraoptic (SON) and paraventricular (PVN) nuclei. A third set was separated for the investigation of BBB permeability. Despite of increased immunostaining for CD8 and MHC-I in the SON of septic animals, we did not find evidence of cell death mediated by immune cells. In the SON and PVN of septic animals, the expression of proteins involved in the activation of the extrinsic apoptosis pathway (tBID, cleaved caspase-8) was not altered, whereas anti-apoptotic factors related to the intrinsic pathway (BCL-2, BCLxL) were decreased. In the SON of these animals, microglia assumed a morphology related to its activation, associated with the increase of plasma IFN-?. There was a transitory breakdown of BBB in hypothalamus after 6 hours following CLP. The results indicate that the intrinsic apoptosis pathway seems to be responsible for the cell death observed in vasopressinergic nuclei and this condition is temporally associated with microglial activation and BBB leaking

Inúmeras estratégias neuroprotetoras vêm sendo desenvolvidas para o tratamento da encefalopatia neonatal causada pela hipóxia-isquemia (HI). O enriquecimento ambiental (EA) é uma ferramenta que propicia interação social, estimulação visual, sensorial e atividade física de forma espontânea e assim induz mudanças comportamentais e neurofisiológicas. O objetivo desta tese foi investigar os efeitos do EA em relação à estrutura e expressão de proteínas constituintes da barreira hematoencefálica (BHE) e parâmetros bioquímicos de citocinas neuroinflamatórias no hipocampo em fases subsequentes do desenvolvimento. Ainda, o escopo comportamental desta tese foi analisar o efeito do EA precoce sobre a ansiedade demonstrada por ratos adultos submetidos à HI. Para tanto, ratos Wistar machos e fêmeas, no 7º dia pós-natal (DPN), foram submetidos ao modelo de Levine-Rice de HI neonatal. Os animais foram divididos em quatro grupos: CTAP (controle ambiente padrão), CTAE (controle ambiente enriquecido), HIAP (hipóxia-isquemia ambiente padrão) e HIAE (hipóxia-isquemia ambiente enriquecido). Os animais dos grupos EA permaneceram no enriquecimento ambiental mantido desde o 8º DPN. Após o desmame os animais foram divididos em grupos e estimulados no EA (1 h/dia por 5 semanas). Análises da expressão de proteínas estruturantes da BHE no hipocampo (β-catenina, ocludina, conexina-43, aquaporina-4, transportador de glicose 1 - Glut-1 e proteína fibrilar glial ácida - GFAP) foram quantificadas através de Western Blotting (WB) Observamos a permeabilidade e integridade da BHE através da coloração com azul de Evans e também foi realizada imuno-histoquímica para GFAP na região 1 do corno de Ammon - CA1 do hipocampo no 22º e 60º DPN. Realizamos análises da expressão das citocinas inflamatórias fator de necrose tumoral alfa - TNF-α e interleucina 1 beta - IL-1β, juntamente com análise imuno-histoquímica para marcação de microglia ativada na fase adulta de animais HI submetidos ao EA. Ademais, foram avaliados os efeitos da HI e do EA sobre a ansiedade no primeiro dia de exposição dos animais ao labirinto em cruz elevado (LCE) e no teste claro/escuro (TCE). Os nossos dados mostraram que o EA foi efetivo para reverter as alterações causadas pela HI aumentando a expressão de ocludina no 22º DPN e de β- catenina e GFAP no 60º DPN e diminuindo o extravasamento de azul de Evans. No 8º DPN não há alteração na BHE, sendo sugestivo de imaturidade da BHE. A avaliação imuno-histoquímica de IbA-1 demonstra ativação microglial após HI e o perfil bioquímico apresenta grande expressão das citocinas IL-1β e TNF-α em animais hipóxico-isquêmicos estimulados em EA. Através dos níveis de ansiedade encontrados, podemos estabelecer que o EA favorece uma ação menos impulsiva reduzindo o comportamento de risco dos animais após a HI. Assim, nossos resultados contribuíram para a compreensão do mecanismo da HI, visto que apresentamos de forma singular que o EA é eficaz na recuperação da disfunção da BHE maximizando os efeitos neuroprotetores de IL-1β e TNF-α sobre aspectos comportamentais relacionados à ansiedade. / Several neuroprotective strategies have been developed for the treatment of the neonatal encephalopathy caused by hypoxic ischemia (HI).The environmental enrichment (EE) is a strategy that propitiates social interaction, visual and sensorial stimulation, and physical activity spontaneously and, thus, it causes behavioral and neurophysiological changes. The aim of this thesis was to investigate the effects of EE on the structure and expression of proteins in the blood-brain barrier (BBB) and biochemical parameters of neuroinflammatory cytokines in the hippocampus in subsequent developmental stages. Moreover, the behavioral scope of this thesis was to analyze the effect of early EE on anxiety expressed by adult rats. Male and female Wistar rats, PND 7, were submitted to the Levine-Rice model of neonatal HI. The animals were divided into four groups: CSE (control - standard environment), CEE (control - enriched environment), HISE (hypoxic ischemia - standard environment) and HIEE (hypoxic ischemia - enriched environment). The animals of the EE groups were kept in the environmental enrichment since PND 8. After weaning, the animals were divided into groups and exposed to the EE (1h a day for 5 weeks). Expression analyses of the BBB structural proteins in the hippocampus (β-catenin, occludin, connexin-43, aquaporin-4, Glut-1, and GFAP) were quantified by Western Blotting (WB) We observed the BBB permeability and integrity through Evans blue staining as well as immunohistochemistry for GFAP in the CA1 hippocampus region on PND 22, and 60. We performed analyzes of the expression of the inflammatory cytokines TNF-α and IL-1β, together with immunohistochemical analysis for quantification of IbA-1 in the adult phase of HI animals submitted to EE.Furthermore, the effects of the HI and the EE on anxiety on the first day of exposition to the elevated plus maze test (EPM) and the light-dark box test (LDB) were assessed. Our data have shown that the HI reduces occludin expression on PND 22 and β-catenin and GFAP on PND 60along with the extravasation of Evans blue, indicating BBB dysfunction in these periods and reversion of the alterations by the EE. On PND 8, there is no BBB change, which is suggestive of BBB immaturity. The immunohistochemicalassessment of IbA-1 demonstrates microglial activation after HI and the biochemical profile shows great expression of IL-1β and TNF-α cytokines in hypoxic-ischemic animals stimulated in EE. Through the levels of anxiety found, we can establish that the EE favors a less impulsive behavior and reduces the anxiogenic factor of animals after HI. Thus, our results have contributed to the understanding of the HI mechanism; we presented in a unique way the recovery of the BBB dysfunction and the maximization of the neuroprotective effects of IL-1β and TNF-α on behavioral aspects related to anxiety of animals exposed to the EE after HI.

A hipertensão arterial cursa com disfunção autonômica e lesão da barreira hematoencefálica (BHE) em áreas de controle autonômico. Demonstramos recentemente que o treinamento aeróbio corrige a lesão da BHE, e a disfunção autonômica, a qual se encontra correlacionada com a integridade da BHE observada nos hipertensos treinados. O objetivo deste trabalho é avaliar a expressão gênica e proteica de componentes da BHE envolvidos na mediação das respostas cardiovasculares à hipertensão e ao treinamento aeróbio (T). Ratos espontaneamente hipertensos (SHR) e seus controles normotensos (WKY) (250-300g) foram submetidos ao protocolo de T em esteira ou mantido sedentários (S) por 4 semanas. Ao final do T os animais dos grupos experimentais foram canulados para aquisição das variáveis hemodinâmicas. A seguir procedeu-se à infusão intra-arterial de 2 corantes (Rodamina-d, 70 KD, e FITC-d,10 KD) e 20 min após os encéfalos foram coletados para realização de ensaios de fluorescência no Núcleo Paraventricular do Hipotálamo (PVN). Outros ratos dos grupos experimentais foram perfundidos com salina via transcardíaca e realizada a microdissecção do PVN. O mRNA foi extraído e sua concentração de foi analisada pela técnica de RT-PCR. Para investigar os efeitos da hipertensão e do T nos componentes da BHE, foram utilizados os seguintes primers: Occludina, Claudina-5, Zônula Ocludens 1 (proteínas da junção oclusiva), Caveolina-1 (indicador de transporte transcelular), Laminina alfa 1 e Colágeno 4 (componentes da membrana basal), PDGFRβ (marcador de pericitos)e Aquaporina-4 (indicador de podócitos de astrócitos), todos eles normalizados para o HPRT endógeno. Os dados de PCR em tempo real foram quantificados pelo método 2Δ ΔCT. Além disso, outros ratos dos mesmos grupos experimentais foram perfundidos com paraformaldeído 4% para a fixação do encéfalo. O tecido foi crioprotegido e seccionado em criostato, 30 um, os cortes foram incubados em anticorpos primários (Reca-1(marcador endotelial), Claudina-5, Caveolina-1, PDGFRβ e Aquaporina-4) e secundários (Alexa Flúor 488 e 594), e sua quantificação no PVN foi realizada através da densidade integrada. Não foi observada diferença na pressão arterial entre os grupos T e S, porém, houve bradicardia de repouso nos animais T (SHR-T:317±3 e WKY-T:308±2) comparados com os animais S (SHR-S: 344±4 e WKY-S: 323±3). A permeabilidade da BHE foi reduzida e normalizada pelo T nos animais hipertensos (SHR-S: 13,6±1,2% e SHR-T: 3,8±0,4%; WKY-S: 3,9±0,2% e WKY-T: 4,1±0,16%), e análise do RT-PCR não mostrou nenhuma diferença para Claudina, PDGFRβ e Aquaporina-4 entre os T e S. A expressão gênica de Caveolina-1 estava aumentada nos SHR comparado aos WKY, e o T foi capaz de reduzir sua expressão (SHR-T: 1,05±0,1). O que foi confirmado pela expressão proteica no PVN: a Caveolina-1 encontrava-se aumentada significativamente nos SHR-S em relação aos WKY, e o T reduziu sua expressão no PVN dos SHR. Conclusão: Nossos dados sugerem que o aumento da permeabilidade da BHE no PVN de hipertensos é devida ao aumento de transcitose, identificada pela expressão de Caveolina-1 e que o treinamento aeróbio reverte esta permeabilidade ao reduzir o transporte transcelular sem alterar o transporte paracelular. / The arterial hypertension courses with autonomic dysfunction and Blood Brain Barrier (BBB) damage in areas of autonomic control. We recently demonstrated that aerobic training corrects the damage to the BBB, and autonomic dysfunction, which is correlated with the integrity of the BBB observed in trained hypertense subjects. The objective of this work is to evaluate the gene and protein expression of BBB components involved in mediating cardiovascular responses to hypertension and aerobic training (T). Spontaneously hypertensive rats (SHR) and their normotensive controls (WKY) (250-300g) were submitted to treadmill protocol or maintained sedentary (S) for 4 weeks. At the end of the T, the animals of the experimental groups were cannulated to acquire the hemodynamic variables. Intra-arterial infusion of two dyes (Rhodamine-d, 70 KD, and FITC-d, 10 KD) and 20 min after brains were collected for fluorescence assays in the Paraventricular Nucleus of hypothalamus (PVN). Other rats from the experimental groups were perfused with transcardiacally with saline and the PVN was microdissected. The mRNA was extracted and its concentration was analyzed by the RT-PCR technique. To investigate the effects of hypertension and T in the BBB components, the following primers were used: Occludin, Claudin-5, Zonula Ocludens 1 (tight junction proteins), Caveolina-1 (indicator of transcellular transport), Laminin α 1 and Collagen-4 (basement membrane components), PDGFRβ (pericyte marker) and Aquaporin-4 (astrocyte podocyte indicator), all standardized for endogenous HPRT. Real-time PCR data were quantified by the method 2ΔΔCT. In addition, other rats from the same experimental groups were perfused with 4% paraformaldehyde for fixation of the brain. The tissue was cryoprotected and cross-sectioned, 30 m, sections were incubated on primary (Reca-1 (endothelial marker), Claudin-5, Caveolin-1, PDGFRβ and Aquaporin-4) and secondary antibodies (Alexa Fluor 488 and 594), and its quantification in thePVN was performed through the integrated density. There was no difference in blood pressure between the T and S groups, but there was resting bradycardia in the T animals (SHR-T: 317 ± 3 and WKY-T: 308 ± 2) compared to S controls (SHR-S: 344 ± 4 and WKY-S: 323 ± 3). The permeability of BBB was reduced and normalized by T in hypertensive animals (SHR-S: 13.6 ± 1.2% and SHR-T: 3.8 ± 0.4%; WKY-S: 3.9 ± 0, 2% and WKY-T: 4.1 ± 0.16%), and RT-PCR analysis showed no difference for Claudin-5, PDGFRβ and Aquaporin-4 between T and S. Caveolin-1 gene expression was increased in SHR compared to WKY, and T was able to reduce its expression (SHR-T: 1.05 ± 0.1). This was confirmed by protein expression in PVN: Caveolin-1 was significantly increased in SHR-S relative to WKY, and T reduced its expression in the PVN of SHR. Conclusion: Our data suggest that increased permeability of BBB in the PVN of hypertense individuals is due to the increase transcytosis as identified by Caveolin-1 expression and that aerobic training reverses this permeability by reducing transcellular transport without altering the paracellular transport.

A hipertensão cursa com importante déficit autonômico e lesão da barreira hematoencefálica (BHE) enquanto que o treinamento aeróbio (T) de hipertensos reduz acentuadamente a lesão da BHE, mantendo sua integridade no PVN, NTS e RVLM mesmo na persistência de níveis pressóricos elevados. Esta rápida resposta ao T (2 semanas) é condicionada pela redução da disponibilidade de ANGII nas áreas encefálicas, simultâneo aumento da expressão de podócitos dos astrócitos e desativação da microglia, os quais ocorrem simultaneamente à redução do simpático vasomotor (2 semanas) e antes mesmo do aumento da variabilidade da frequência cardíaca, da atividade parassimpática ao coração, da instalação da bradicardia de repouso e queda parcial da pressão arterial, que se instalam a partir da 4ª semana de T. Alterações na permeabilidade da BHE de hipertensos (lesão com prejuízo estrutural/funcional) e treinados (manutenção da integridade estrutural/funcional) são importantes fatores a condicionar respectivamente a disfunção autonômica na hipertensão ou a sua correção pelo treinamento. / The arterial hypertension is accompanied by important autonomic dysfunction and blood-brain barrier (BBB) lesion while aerobic training (T) in hypertension strongly decreases the BBB lesion, maintaining its integrity on the PVN, NTS and RVLM even in the persistence of high blood pressure (BP) levels. This early response to T (2 weeks) is conditioned by the reduction of ANGII availability, increased expression of astrocytic podocytes and deactivation of the microglia in brain areas. These responses occurred simultaneously with the reduction of vasomotor sympathetic activity (2 weeks) and before the increase of both heart rate variability and parasympathetic activity, resting bradycardia and partial BP fall, appearing only at the 4th week. Changes on the BBB permeability in hypertension (lesion with structural/functional damage) and trained (maintenance of the structural/ functional integrity) are important factors to condition the autonomic dysfunction in hypertension or its correction by the training, respectively.

A hipertensão cursa com importante déficit autonômico e lesão da barreira hematoencefálica (BHE) enquanto que o treinamento aeróbio (T) de hipertensos reduz acentuadamente a lesão da BHE, mantendo sua integridade no PVN, NTS e RVLM mesmo na persistência de níveis pressóricos elevados. Esta rápida resposta ao T (2 semanas) é condicionada pela redução da disponibilidade de ANGII nas áreas encefálicas, simultâneo aumento da expressão de podócitos dos astrócitos e desativação da microglia, os quais ocorrem simultaneamente à redução do simpático vasomotor (2 semanas) e antes mesmo do aumento da variabilidade da frequência cardíaca, da atividade parassimpática ao coração, da instalação da bradicardia de repouso e queda parcial da pressão arterial, que se instalam a partir da 4ª semana de T. Alterações na permeabilidade da BHE de hipertensos (lesão com prejuízo estrutural/funcional) e treinados (manutenção da integridade estrutural/funcional) são importantes fatores a condicionar respectivamente a disfunção autonômica na hipertensão ou a sua correção pelo treinamento. / The arterial hypertension is accompanied by important autonomic dysfunction and blood-brain barrier (BBB) lesion while aerobic training (T) in hypertension strongly decreases the BBB lesion, maintaining its integrity on the PVN, NTS and RVLM even in the persistence of high blood pressure (BP) levels. This early response to T (2 weeks) is conditioned by the reduction of ANGII availability, increased expression of astrocytic podocytes and deactivation of the microglia in brain areas. These responses occurred simultaneously with the reduction of vasomotor sympathetic activity (2 weeks) and before the increase of both heart rate variability and parasympathetic activity, resting bradycardia and partial BP fall, appearing only at the 4th week. Changes on the BBB permeability in hypertension (lesion with structural/functional damage) and trained (maintenance of the structural/ functional integrity) are important factors to condition the autonomic dysfunction in hypertension or its correction by the training, respectively.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / A meningite pneumocócica é umas das mais complexas e graves infecções do sistema nervoso central (SNC) associada com distúrbios neurológicos e neuropsicológicos. Os compostos bacterianos são mediadores pró-inflamatórios que induzem a resposta imune e a degradação do triptofano através da via da quinurenina e podem contribuir para lesão do SNC associada com meningite bacteriana. A falta de uniformidade nos danos gera dificuldade para avaliar a severidade e o grau dos prejuízos neuronais, criando obstáculos para novas terapias no tratamento. A vitamina B6 atua como co-fator de enzimas que catalisam um grande número de reações envolvidas no metabolismo do triptofano, impedindo o acúmulo de intermediários neurotóxicos, podendo prevenir danos ao hospedeiro. A vitamina B9 desempenha um papel importante na neuroplasticidade e preservação da integridade neuronal e tem sido postulada como anti-depressiva, anti-maníaca e neuroprotetora. No presente estudo, foram avaliados os efeitos da vitamina B6 e B9 sobre a memória, parâmetros de estresse oxidativo, níveis do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e integridade da barreira hematoencefálica (BHE) no hipocampo e córtex de ratos Wistar adultos submetidos à meningite pneumocócica. Os animais receberam injeção na cisterna magna de 10 μL de suspensão de Streptococcus pneumoniae ou líquido cefalorraquidiano (LCR) artificial para o grupo controle. Grupos experimentais vitamina B6: controle/salina; controle/B6; meningite/salina e meningite/B6 e receberam 360 μL de vitamina B6 (600 mg/kg) ou salina estéril por via subcutânea em 0 e 18 horas após a indução da meningite. Grupos experimentais vitamina B9: controle/salina; controle/B9 10 mg/Kg; controle/B9 50 mg/Kg; meningite/salina, meningite/B9 10 mg/Kg e meningite/B9 50 mg/Kg. A vitamina B9 foi dissolvida em água e administrada via oral por gavagem iniciando o tratamento 18 horas após a indução e seguindo por 7 dias, 1 vez ao dia. Os parâmetros de estresse oxidativo foram avaliados em 24 horas e 10 dias após a indução da meningite. A integridade da BHE foi avaliada em 12, 18 e 24 horas após a indução. Os parâmetros comportamentais foram avaliados em 10 dias após a indução da meningite pelos testes de habituação ao campo aberto, esquiva inibitória e reconhecimento de objetos. Após, os animais foram mortos por decapitação para avaliação dos níveis de BDNF. Em 24 horas após a indução da meningite houve um aumento dos níveis de TBARS, carbonilação de proteínas, nitrito/nitrato e atividade da MPO no hipocampo e córtex pré-frontal; a atividade da SOD foi diminuída no hipocampo e aumentada no córtex pré-frontal e não houve diferença na atividade da CAT no hipocampo, enquanto que no córtex pré-frontal foi diminuída no grupo meningite/salina. Dez dias após a indução, os parâmetros de estresse oxidativo se mantiveram aumentados. Houve quebra da BHE em todos os tempos avaliados e o tratamento com ambas as vitaminas preveniu essa disfunção. Nos animais submetidos à meningite o tratamento com vitamina B6 e B9 preveniu o comprometimento cognitivo e aumentou os níveis de BDNF no hipocampo. O tratamento com vitamina B6 e B9 foi capaz de prevenir estresse oxidativo, quebra da BHE, aumentar os níveis de BDNF e prevenir danos cognitivos em ratos Wistar submetidos à meningite por S. pneumoniae.