A hiperglicinemia não-cetótica (HNC) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência do sistema de clivagem da glicina (Gli), levando ao acúmulo tecidual e plasmático desse aminoácido. Apesar de a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por HNC ainda não estar bem esclarecida, tem sido sugerido que o acúmulo de Gli é neurotóxico. O presente trabalho investigou inicialmente os efeitos ex vivo da administração intracerebroventricular (ICV) de Gli sobre o metabolismo energético e o imunoconteúdo das proteínas cinases dependentes de mitógenos (MAPK) p38, ERK1/2 e JNK, sinaptofisina e proteína Tau em córtex cerebral e estriado de ratos de 30 dias de vida. Verificamos que a injeção ICV de Gli reduziu a produção de CO2 a partir de glicose e inibiu as atividades das enzimas citrato sintase e isocitrato desidrogenase em estriado. A Gli também diminuiu as atividades dos complexos da cadeia transportadora de elétrons I-III em estriado e do IV em córtex cerebral. Além disso, a Gli diminuiu a atividade da enzima creatina cinase (CK) e de sua isoforma mitocondrial em córtex cerebral e estriado. O tratamento com os antioxidantes melatonina (MEL) e creatina e com o antagonista do receptor NMDA (MK-801) preveniu a diminuição das atividades da CK e dos complexos I-III e IV causado pela administração de Gli. Ainda verificamos que a Gli diminuiu o conteúdo de sinaptofisina, e a fosforilação da proteína Tau e das MAPK p38, ERK1/2 e JNK. O tratamento com MK-801 preveniu a diminuição da fosforilação da p38 causada pela Gli O próximo passo foi estudar o efeito ex vivo da injeção ICV de Gli sobre o metabolismo energético, a homeostase redox e parâmetros gliais em córtex cerebral de ratos neonatos. Foi demonstrado que a injeção de Gli em ratos de 1 dia de vida diminuiu a atividade do complexo IV da cadeia transportadora de elétrons e da CK, além de induzir aumento da geração de espécies reativas, diminuir as concentrações de glutationa reduzida (GSH), aumentar os níveis de malondialdeído (MDA) e modular a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). A injeção de Gli ainda foi capaz de induzir reatividade glial demonstrada pelo aumento da marcação de S100B em córtex cerebral e estriado, e GFAP em corpo caloso. Além disso, o tratamento com MEL preveniu a inibição do complexo IV e da enzima CK, o aumento dos níveis de MDA, a diminuição de GSH e o aumento de S100B causada pela Gli. Na última parte de nossa investigação foi examinado o efeito in vitro da Gli sobre a homeostase energética e redox em cerebelo de ratos de 30 dias de idade A Gli aumentou a produção de espécies reativas, os níveis de MDA e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar o metabolismo energético no cerebelo. Além disso, a adição de MEL, trolox (análogo hidrossolúvel da vitamina E) e MK-801 preveniram os efeitos deletérios da Gli sobre os níveis de MDA e GSH em cerebelo. Como conclusão, o nosso estudo mostra que a Gli causa um prejuízo na homeostase energética e induz estresse oxidativo em cérebro de ratos jovens e neonatos, bem como provoca reatividade glial em cérebro de neonatos. A Gli também altera as vias de sinalização das MAPK e causa dano neuronal em córtex cerebral e estriado, além de induzir estresse oxidativo in vitro em cerebelo. Portanto, alterações na homeostase redox e energética e excitotoxicidade parecem contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos portadores da HNC. / Nonketotic hyperglycinemia (NKH) is an inborn error of metabolism caused by a deficiency of the glycine (GLY) cleavage system, leading to tissue accumulation of this amino acid. Although the pathophysiology of neurological damage presented by patients affected by NKH is not yet well understood, it has been suggested that increased concentrations of GLY are toxic for the central nervous system. Therefore, we initially investigated the ex vivo effect of a single intracerebroventricular (ICV) administration of GLY on energy metabolism and immunocontent of the mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38, ERK1/2 and JNK, synaptophysin, and Tau protein in cerebral cortex and striatum of thirty-days-old rats. We verified that the administration of GLY decreased CO2 production using glucose as substrate, and inhibited the activities of citrate synthase and isocitrate dehydrogenase in striatum. GLY also decreased the activities of the respiratory chain complexes I-III in striatum and IV in cerebral cortex. Furthermore, GLY decreased the activity of creatine kinase (CK) and of its mitochondrial isoform in cerebral cortex and striatum The antioxidants melatonin (MEL) and creatine, and the NMDA receptor antagonist MK-801 prevented the GLY-induced decrease of the activities of CK and of the complexes I-III and IV. It was further observed that GLY injection decreased synaptophysin immunocontent and the phosphorylation of Tau protein, p38, ERK1/2 e JNK in rat brain. MK-801 treatment prevented the decreased phosphorylation of p38 caused by GLY. Next, we evaluated the ex vivo effect of GLY ICV administration on energy and redox homeostasis and glial parameters in brain of neonatal rats. GLY injection decreased the activities of respiratory chain complex IV and CK, and also induced the generation of reactive species, decreased reduced glutathione (GSH) concentrations, increased malondialdehyde (MDA) levels and modulated the activities of the antioxidant enzymes superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase. Moreover, GLY induced glial reactivity, as demonstrated by the increase in GFAP in corpus callosum and S100B in cerebral cortex and striatum MEL treatment prevented GLY-induced inhibition of complex IV and CK activities, decrease of GSH, and increase of MDA levels and S100B staining. In the last part of our study we assessed the in vitro effects of GLY on energy and redox homeostasis in cerebellum of thirty-day-old rats. We verified that GLY increased reactive species generation and MDA levels, and decreased GSH concentrations in rat cerebellum. Furthermore, the addition of MEL, trolox (hydrosoluble analogue of vitamin E) and MK-801 prevented MDA levels increase and GSH concentrations decrease caused by GLY. In conclusion, the present study demonstrated that GLY alters the energy metabolism and induces oxidative stress in brain of thirty-day-old and neonatal rats, and provokes glial reactivity in neonatal rat brain. GLY also alters MAPK signaling pathways and causes neuronal damage in rat cerebral cortex and striatum, besides inducing oxidative stress in cerebellum. Therefore, it may be presumed that bioenergetics dysfunction, oxidative stress and excitotoxicity contribute to the pathophysiology of brain damage observed in patients affected by NKH.

A reprodução é uma fase crítica e exigente na vida dos animais. Nos mamíferos, as fêmeas costumam investir muito mais no cuidado parental do que os machos e a lactação é o período mais exigente em termos energéticos da vida da fêmea. Aqui, testamos se o estresse oxidativo é uma consequência da reprodução em ratas Wistar. Foram avaliadas as atividades da glutationa peroxidase, glutationa S-transferase, superóxido dismutase, o consumo de peróxido de hidrogênio, carbonilação de proteínas, peroxidação lipídica, níveis de nitrito e nitrato, glutationa total, níveis de vitamina C, bem como os níveis de estradiol no tecido cerebral em 3 , 6, 12, e 24 meses de idade. Os animais foram agrupados de acordo com a experiência reprodutiva: reprodutores ou não reprodutores. A maioria dos parâmetros estudados mostrou uma diferença entre animais não reprodutores e reprodutores de 12 e 24 meses. Aos 24 meses de idade animais reprodutores apresentaram maior atividade de superóxido dismutase, consumo de peróxido de hidrogênio, glutationa peroxidase e carbonilação de proteínas do que os animais não reprodutores. Aos 6 meses de idade, durante o período que representaria o pico da atividade reprodutiva, animais não reprodutores apresentaram níveis mais altos de malondealdeído. Em animais não reprodutores aos 12 meses de idade observou-se níveis mais altos de estrogênio, vitamina C, consumo de peróxido de hidrogênio e atividades de superóxido dismutase e glutationa peroxidase em relação aos animais reprodutores. Demonstramos que o processo de envelhecimento induz a uma elevação no dano oxidativo e também nas defesas antioxidantes em cérebro de ratas reprodutoras, sendo de alguma forma, a reprodução um processo custoso. Este estudo mostra que existe um forte potencial para a investigação do custo reprodutivo e estresse oxidativo. / Reproduction is a critical and demanding phase of the animals’ life. In mammals, females usually invest much more in parental care than males and lactation is the most energetically demanding period of a female’s life. In this work, we tested whether oxidative stress is a consequence of reproduction in female Wistar rats. We evaluated the activities of glutathione peroxidase, glutathione S-transferase, superoxide dismutase, consumption of hydrogen peroxide, protein carbonylation, lipid peroxidation, nitrite and nitrate levels, total glutathione, vitamin C levels, as well as sex hormone levels in brain tissue at 3, 6, 12, and 24 months of age. Animals were grouped according to reproductive experience: breeders or non-breeders. The parameters studied showed a difference between non-breeders and breeders animals at 12 and 24 months. At 24 months of age breeders animals showed higher superoxide dismutase activity, consumption of hydrogen peroxide, glutathione peroxidase and carbonyl level than non-breeders animals. At 6 months of age, during the period that represents peak reproductive activity, non-breeders animals showed higher levels of malondialdehyde. In non-breeders animals at 12 months of age we observed a higher level of estrogen, vitamin C, consumption of hydrogen peroxide, superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities than breeders animals. Finally, we demonstrated that the aging process causes higher oxidative damage and higher antioxidant defenses in brain of breeders female rats, being the reproduction process costly somehow. This study shows that there is strong potential for research linking the cost of reproduction and oxidative stress.

Esta dissertação é composta por três estudos conduzidos de acordo com a abordagem da Neuropsicologia Cognitiva, a fim de compreender as habilidades e prejuízos na escrita de palavras/pseudopalavras de adultos com lesão cerebrovascular no hemisfério direito (LHD) e no hemisfério esquerdo (LHE), comparados a adultos neurologicamente saudáveis (controles). No primeiro estudo, comparou-se o desempenho dos grupos com LHE, LHD e controles em tarefas de linguagem oral e escrita e nos tipos de erros na tarefa Escrita Ditada em um instrumento de avaliação neuropsicológica breve. O grupo com LHE apresentou pior desempenho em todas as tarefas de linguagem oral e escrita (exceto em compreensão oral). Verificou-se que o grupo com LHE demonstrou déficits significativos nas habilidades linguísticas (rotas fonológica e lexical) e periféricas fundamentais para escrita de palavras, enquanto os casos com LHD destacaram-se por déficits no uso da rota lexical (Regularizações). No segundo estudo, descreveu-se o processo de construção de uma Tarefa de Escrita de Palavras/pseudopalavras controlada linguisticamente para avaliação das disgrafias em adultos. No terceiro estudo buscou-se analisar as habilidades de linguagem oral e escrita de adultos com LHE e LHD comparados a controles, analisar a associação entre características sociodemográficas e o desempenho em escrita ditada e distinguir o tipo de disgrafia adquirida dos casos com escores deficitários. Não foram encontradas diferenças significativas entre os perfis linguísticos dos grupos. Melhor desempenho na escrita de palavras mostrou estar associado com altos hábitos de leitura e escrita e maior escolaridade dos adultos. Verificaram-se características de disgrafias linguísticas (fonológica, lexical e mista) e periférificas em casos com LHE e LHD. A presente dissertação destaca a heterogeneidade dos déficits de escrita encontrados e ressalta a importância do controle das variáveis sociodemográficas no diagnóstico de disgrafia adquirida. / This dissertation consists of three studies conducted in accordance with the approach of Cognitive Neuropsychology, in order to understand the skills and damages in writing of words and pseudowords of adults with cerebrovascular lesions in the right hemisphere (LHD) and left hemisphere (LHE) compared to neurologically healthy adults (controls). The first study compared the performance of groups with LHE, LHD and controls on tasks of oral and written language and the types of errors in the task dictated writing in a brief neuropsychological assessment instrument. The LHE group showed worse performance on all tasks of oral and written language (except in oral comprehension). It was found that the group with LHE has demonstrated significant deficits in linguistic (phonological and lexical) and peripheral skills fundamental to writing of words, while cases with LHD highlighted for deficits in the use of the lexical route (Regularizations). In the second study, was presented the construction process of a words/pseudowords writing task linguistically controlled for evaluation of dysgraphias in adults. The third study aimed to examine the oral and writing language skills of adults with LHE and LHD compared to controls, examining the association between sociodemographic characteristics and performance on dictated written distinguish the type of acquired dysgraphia in the cases with deficient scores. There were no significant differences between the linguistic profiles of the groups. Best performance in writing of words was associated with higher reading and writing habits and higher education of adults. There were features linguistic (phonological, lexical and mixed) and peripherical dysgraphias in cases with LHE and LHD. This dissertation highlights the heterogeneity of deficits founded in the word writing and highlights the importance of controlling sociodemographic variables in the diagnosis of acquired dysgraphia.

Introdução: Existem fortes evidências de um fator genético estar envolvido na etiologia do transtorno bipolar (TB), contudo a interação entre polimorfismos genéticos e alterações bioquímicas permanecem desconhecidas. O fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) parece exercer um papel importante na patofisiologia do TB. Objetivos: O presente estudo tem por objetivo avaliar a associação do polimorfismo localizado no gene do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e os níveis séricos desta substância em pacientes com transtorno bipolar. Material e Métodos: Foram selecionados 114 pacientes com TB tipo I de acordo com critério do DSMIV e 137 controles pareados por sexo, idade e anos de estudo para a análise do polimorfismo val66met do BDNF e do BDNF sérico. Suas associações foram medidas através da análise de variância (ANOVA).Resultados: Não houve diferenças significativas na freqüência dos genótipos do polimorfismo val66met do BDNF entre pacientes e controles (p>0.05; teste Qui-quadrado). Não foi encontrada associação entre o polimorfismo do gene do BDNF e o diagnósticode transtorno bipolar(eutímicos) nos níveis séricos de BDNF (p=0.34; ANOVA Fatorial) Conclusão: O polimorfismo do BDNF val66met parece não interferir no nível sérico de BDNF em pacientes bipolares em tratamento e controles sem TB, sugerindo que a variante BDNFMet não diminui a secreção constitutiva; possivelmente este polimorfismo do BDNF exerça alguma influencia nos níveis séricos do BDNF durante os episódios agudos da doença. / Introduction: There is strong evidence demonstrating that genetic inheritance is associated with higher susceptibility to bipolar disorder (BD) but the interaction between gene polymorphisms and biochemical changes remains largely unknown. The brainderived neurotrophic factor (BDNF) may play a role in the pathophysiology of BD. Objectives: The aim of the present study was to evaluate the association between BDNF polymorphism val66met and its serum levels in bipolar patients. Methods: One hundred and seven Caucasian type-I bipolar patients were recruited from the Bipolar Disorders Program and underwent Structured Clinical Interview for DSMIV- Axis I for diagnosis. The subjects were matched by age, gender and education with137 controls without BD. The association between BDNF serum levels and polymorphism was analysed by ANOVA. Results: No significant differences were found in the frequency of the BDNF val66met genotype or allele distribution between patients and controls (p>0.05; Chi-square test). We have found no significant interaction between BDNF polymorphism anddiagnostic status (bipolar disorder and controls) on serum BDNF levels (p=0.34; Factorial ANOVA) Conclusion: BDNF val66met polymorphism does not affect serum BDNF levels in a sample of mostly euthymic BD subjects currently on medication. Considering that the BDNFMet variant decreases only the activity-dependent but not the constitutive BDNF secretion, it is conceivable that BDNF polymorphism may exert some influence on serum BDNF levels during acute mood episodes.

The brain ages, and with it come alterations in its micro- and macro-structure which reflect in its morphology and functioning. Changes in the brain structure and functional coupling between regions can be assessed with neuroimaging, and, more specifically, magnetic resonance imaging (MRI). Using MRI data from two stages (Pilot and Enhanced) of the Nathan Kline Institute Rockland Sample (NKI-RS), totalling 613, free of neurodegenerative diseases, and right-handed, participants aged 18 to 85 years old, we measured gray-matter parameters such as cortical volume, cortical thickness, and cortical surface area, and also volume of subcortical structures. We also measured cortico-cortical functional connectivity, defined either as the Pearson correlation coefficient and partial correlation coefficient, bivariate instantaneous Granger causality and Granger causality, and generalized partial directed coherence (GPDC). GPDC was evaluated in five frequencies between the four pairs of regions displaying the strongest evidence for linear thinning, measured by their associated t-statistic, and its alterations alongside aging were assessed using a multivariate approach based on Dirichlet Regression. We also studied spatial associations between patterns of morphometric and connectivity alterations. We reproduced generalized age-related atrophy reported in the literature in cortical volume (90% of the studied structures), surface area (68%) and thickness (90%), and volumetric atrophy of several subocortical structures. We observe a positive association in the joint distribution of the expected cortical thickness at 18 years old and the yearly percentage reduction in cortical thickness. We showed, projecting these two quantitities into their principal axes and analyzing the spatial distribution of the scores, that the first principal component correlates with neocortical granularity while the second principal component represents cortical type admixture. On functional connectivity, we gathered evidence for overall increased Pearson correlation coefficient (6% of the connections in the Pilot NKI-RS and 2% in the Enhanced NKI-RS), with proportionally smaller number of decreases (0.1% in the Pilot NKI-RS and 0.3% in the Enhanced NKI-RS). The Pearson partial correlation coefficient between 12 out of 65 homotopic region pairs shows a pattern of decline with age, suggesting inter-hemispheric disconnection. However, predictive causality, as measured by both Granger causalities, do not share the same degree of changes observed in the correlational metrics. We observe increased GPDC from several regions to themselves in many frequencies (25% out of a total of 40 self-connections), indicating a degree of disconnection to the other regions. Given seed regions, we uncovered spatially distributed significant patterns of association between the standardized effect of age on the connectivity to its targets and on their targets thicknesses. Regions with smaller evidence for age-related thinning, such as several occipital areas, tend to have fewer alterations in functional connectivity than regions with greater evidence for age-related thinning, like many frontal regions. We hypothesize that regions showing a negative association (5% of the seed regions) are part of compensatory systems, being increasingly correlated with regions displaying most atrophy. Regions showing a positive association (5%) do not have compensatory mechanisms available, and therefore are losing connectivity to atrophyc regions. Overall, we found evidence for brainwide alterations in connectivity and cortical and subcortical morphometry throughout the human adult lifespan. We also found a specifc pattern of associations between the atrophic trends and age-related alterations in connectivity in the brain / O cérebro envelhece, e com isso vêm à tona alterações em sua micro e macroestrutura que se refletem em sua morfologia e funcionamento. Mudanças na estrutura cerebral e acoplamento funcional entre suas regiões podem ser averiguadas através da neuroimagem, e, mais especificamente, imagem por ressonância magnética (IRM). Usando dados de IRM das duas etapas (Pilot and Enhanced) do Nathan Kline Institute Rockland Sample (NKI-RS), totalizando 613 participantes destros, livres de doenças neurodegenerativas, com idade entre 18 e 85 anos, medimos parâmetros de substância cinzenta como volume, espessura, e área de superfície corticais, e também volume de estruturas subcorticais. Também medimos conectividade funcional cortico-cortical, definida como o coeficiente de correlação de Pearson, coeficiente de correlação parcial de Pearson, causalidade instântanea de Granger e causalidade de Granger bivariadas, e coerência parcial direcionada generalizada (GPDC). A GPDC foi medida em cinco frequências entre quatro pares de regiões que demonstraram a mais forte evidência para diminuição da espessura cortical linearmente, medido pela estatística-t associada, e suas alterações ao longo do envelhecimento foram estudadas usando uma abordagem multivariada baseada na Regressão de Dirichlet. Também estudamos associações espaciais entre padrões de alterações morfométricas e na conectividade. Reproduzimos a atrofia generalizada devido à idade reportada na literatura no volume cortical (90% das estruturas estudadas), área de superfície (68%) e espessura (90%), e atrofia volumétrica de várias estruturas subcorticais. Observamos uma associação positiva na distribuição conjunta do valor esperado da espessura cortical aos 18 anos de idade e a redução percentual anual na espessura cortical. Mostramos, ao projetar ambos em seus eixos principais e analizar a distribuição espacial desses índices, que a primeira componente principal correlaciona-se com a granularidade neocortical enquanto que a segunda componente principal representa o tipo cortical. Sobre a conectividade funcional, colhemos evidências para um aumento geral no coeficiente de correlação de Pearson (6% das conexões no Pilot NKI-RS e 2% no Enhanced NKI-RS), com menor proporção de decréscimos (0.1% no Pilot NKI-RS e 0.3% no Enhanced NKI-RS). O coeficiente de correlação parcial de Pearson entre 12 de 65 pares de regiões homotópicas demonstra um padrão de declínio com a idade, sugerindo desconexão inter-hemisférica. No entanto, a causalidade preditiva, como medida através de ambas as métricas de causalidade de Granger, não aparenta o mesmo grau de mudanças observado nas medidas correlacionais. Observamos aumentos na GPDC de várias regiões para si próprias em muitas frequências (25% de um total de 40 auto-conexões), que indica um grau de disconexão às outras regiões. Dadas regiões semente, revelamos padrões significativos espacialmente distribuídos de associação entre efeitos padronizados da idade na conectividade para seus alvos e das espessuras dos alvos. Regiões com menor evidência para o desbastamento relacionado com a idade, como várias áreas occipitais, tendem a ter menos alterações em sua conectividade funcional que regiões com maior evidência suportando o desbastamento cortical relacionado à idade, como diversas regiões frontais. Hipotetizamos que regiões cuja associação é negativa (5% das regiões semente) são parte de sistemas compensatórios, estando correlacionadas com regiões que demonstram os maiores graus de atrofia de modo crescente. Regiões cuja associação é positiva (5%) não teriam mecanismos compensatórios à disposição, e portanto perdem conectividade para regiões atróficas. No geral, encontramos evidências para alterações na conectividade e na morfometria cortical e subcortical no cérebro todo ao longo da extensão da vida adulta humana. Também achamos um padrão específico de associações entre tendências atróficas e alterações na conectividade cerebral devido à idade

Neste trabalho são apresentados fundamentos sobre as funções mentais memória e solução de problemas, do ponto de vista das Neurociências, particularmente da Psicologia Cognitiva. Seu objetivo principal é servir de introdução aos temas para professores da área de Desenho em Engenharia. Tais informações poderão ser úteis no planejamento e organização do currículo, na seleção de estratégias de ensino e no processo de avaliação de aprendizagem, ao se considerar as informações aqui contidas em situações rotineiras de sala de aula, como, por exemplo, o uso da solução de problemas como recurso de ensino. / In this article are presented some theoretical statements about memory and problem solving viewed as mental functions, from Neurosciences, particularly Cognitive Psychology. It’s main goal is introduce the subjects to teachers of Design in Engineering to be used in their tasks of planning curricula, selecting teaching strategies and learning evaluation, related to routine dayly classroom situations, considering for instance, the nature of individual differences on students performance.

A esquizofrenia (EZ) é uma das doenças neuropsiquiátricas mais prevalentes, afetando cerca de 1% da população ao redor do mundo, sendo caracterizada pela presença de delírios, alucinações, disfunção cognitiva e apatia, entre outros. Dentre as hipóteses que procuram explicar as bases biológicas da EZ, a que tem tido um maior embasamento e credibilidade é a Hipótese do Neurodesenvolvimento, que afirma que a EZ é uma desordem de desenvolvimento do sistema nervoso central, originada nos estágios intermediários da vida intra-uterina. Ao mesmo tempo o envolvimento de componentes genéticos em EZ é fortemente sugerido, principalmente por estudos envolvendo gêmeos e famílias. Uma série de estudos de ligação, realizados com famílias contendo indivíduos afetados, têm apontado para diferentes locos cromossômicos que devem estar associados à EZ. Enquanto tais estudos sugerem locos candidatos, a descoberta dos genes envolvidos com a doença, mapeados nestes locos, trará grande progresso ao estudo da genética da EZ. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi analisar a possível associação entre polimorfismos em genes envolvidos com neurodesenvolvimento, mapeados em locos importantes sugeridos por estudos de ligação, e a EZ. Após uma série de análises in silico e validações in vitro, um total de 41 polimorfismos, mapeados em 39 genes candidatos, foram selecionados neste estudo. Estes polimorfismos foram genotipados em amostras de DNA, obtidas de 200 pacientes esquizofrênicos e 200 controles da população Brasileira. Uma análise individual das freqüências genotípicas e alélicas de cada polimorfismo identificou quatro polimorfismos como associados à EZ, mapeados nos genes AKT1, MAP1B, FZD3, e NUMBL. Em seguida, esses quatro polimorfismos foram analisados em um segundo set amostral, composto por amostras de DNA de casos e controles Dinamarqueses, de forma a tentar replicar os achados com a amostra Brasileira. Para dois destes polimorfismos (NUMBL e FZD3) observamos uma tendência de associação na amostra dinamarquesa, o que reforça o possível envolvimento destes polimorfismos com a EZ. Avançamos na caracterização haplotípica do SNP de FZD3 em amostras do Brasil e da Dinamarca e também investigamos as conseqüências funcionais deste SNP, utilizando ensaios de gene-repórter em duas diferentes linhagens celulares. Por fim, uma análise multilocus preliminar, utilizando o método set association, foi realizada para os marcadores bialélicos por nós avaliados (SNPs e indels), a fim de identificar a existência de um set de genes que estivessem contribuindo em conjunto para a etiologia da EZ. Os resultados dessa análise apontaram para o efeito aditivo de 5 genes para a etiologia da EZ: FZD3, AKT1, MAP1B, SEMA6C e ADAM28. Os genes encontrados em nosso estudo como associados à EZ, tanto pela análise individual quanto pela análise multilocus, se encontram envolvidos direta ou indiretamente com as vias sinalizadoras de WNT e NOTCH, sugerindo o envolvimento destas duas vias sinalizadoras para a etiologia da doença. / Schizophrenia (SZ) is one of the most prevalent neuropsychiatry disorders, affecting about 1% of the world\'s population. SZ is characterized by the presence of delirium, hallucinations, cognitive dysfunction, apathy, etc. Among the hypotheses that try to explain the biological basis of SZ, the Neurodevelopment Hypothesis is one of the most accepted. This hypothesis states that SZ is a neurodevelopment disorder, originated during intermediate stages of the intrauterine life. On the other hand, the involvement of genetic components in the etiology of SZ has been suggested by twin and family studies. A series of linkage studies pointed different genomic loci associated with the disease. While these studies suggest candidate loci, the determination of which genes/genetic alterations inside these loci are involved with the disease will bring great progress to the study of SZ genetics. The objective of this study was to analyze the possible associations between DNA polymorphisms in genes related to neurodevelopment and mapped to genomic loci previously associated with SZ. After a series of in silico and experimental analysis, a total of 41 polymorphisms, mapped to 39 candidate genes, were selected for analysis. These polymorphisms were genotyped in DNA samples obtained for 200 SZ patients and paired 200 controls from the Brazilian population. An individual analysis of the genotypic and allelic frequencies of each polymorphism identified 4 polymorphisms as associated with SZ, mapped in the AKT1, MAP1B, FZD3, and NUMBL genes. These four polymorphisms were then analyzed in a second set of samples, derived from Danish cases and controls. A trend for association was observed for two of these polymorphisms (FZD3 and NUMBL), reinforcing their putative association with EZ. Haplotipic analysis was performed for the FZD3 SNP and its functional consequences were confirmed in two different cell lines by using gene reporter assays. Finally, multilocus analysis, performed by the use of the set association method, pointed to an additive effect of 5 genes contributing to the etiology of SZ: FZD3, AKT1, MAP1B, SEMA6C e ADAM28. All the genes pointed by our study as associated with SZ, by both the individual and the multilocus analysis, are directly or indirectly involved in the WNT and NOTCH pathways, which strongly suggests the involvement of these pathways in the etiology of SZ.

O chumbo (Pb) é um metal pesado que pode ocasionar alterações nos sistemas nervoso central (SNC) e auditivo. Faltam estudos que demonstrem tais alterações clínicas, em conjunto com as alterações bioquímicas e morfológicas em cérebro de ratos expostos ao Pb. Tem sido relatado que o ferro (Fe) tem um efeito protetor na toxicidade cerebral causada pelo Pb. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade elétrica cerebral, analisar a concentração de Pb no sangue e tecido cerebral, e observar o aspecto morfológico do cérebro de ratos intoxicados por Pb, submetidos à suplementação com Fe ou não. Foi realizado um projeto piloto utilizando 20 ratos machos recém-desmamados (Rattus norvegicus, variedade Wistar), que foram divididos em 5 grupos, sendo um controle e 4 experimentais (n=4/grupo). Nos grupos experimentais, os animais receberam por 6 semanas acetato de chumbo em água de beber nas concentrações de 100 mg/L e 400 mg/L de Pb, e em dois destes grupos houve administração simultânea de 20 mg/Kg de FeSO4 a cada 2 dias, por gavagem gástrica, e no outro não. O grupo controle recebeu, água deionizada. Após estabelecida a relação entre o Pb administrado e a dosagem deste no sangue (10 &#x3BC;gPb/dL e 30 &#x3BC;gPb/dL para as dosagens 100 e 400 mg/L de Pb, respectivamente), o experimento foi realizado com 30 ratos recém-desmamados divididos em 6 grupos (n=5/grupo). Os cinco primeiros foram idênticos aos empregados no estudo piloto, incluindo um grupo no qual os animais receberam água deionizada e 20 mg/Kg FeSO4 por gavagem gástrica a cada 2 dias, por 6 semanas. Após o período experimental, foi realizado o Potencial Evocado Auditivo Cortical (PEAC) com a análise da latência dos componentes P1, N1 e P2. Após a eutanásia, o cérebro dos animais foi removido, submetido ao processamento histológico (hematoxilina e eosina) e analisado ao microscópio óptico. Os dados foram analisados por ANOVA/Tukey, Kruskal-Wallis/Dunn e regressão linear (p<0,05). Foi observada uma dose-resposta em relação à concentração de Pb no sangue e no cérebro. A administração de FeSO4 reduziu os níveis de Pb no sangue e no cérebro, e embora a diferença só tenha sido significativa para o sangue (grupo que recebeu 100 mg/L de Pb), houve correlação significativa entre os níveis de Pb no sangue e cérebro (r2 = 0,94; p<0,0001). A latência média dos componentes P1, N1 e P2 do PEAC foi maior para os animais do grupo 400 mg/L Pb + 20 mg/Kg FeSO4. Não foram observadas alterações morfológicas significativas no tecido cerebral dos animais dos diferentes grupos, com exceção de alguns espaços pericelulares nos animais do grupo 400 mg/L Pb + 20 mg/Kg FeSO4. Conclui-se que a ingestão de Pb sozinho não foi capaz de causar aumentou nas latências dos componentes P1, N1 e P2 do PEAC e alteração morfológica no tecido cerebral, com exceção da maior dose de Pb utilizada (400 mg/L), associada ao uso do Fe (20 mg FeSO4). Além disso, a suplementação com o Fe foi capaz de diminuir os níveis do metal no sangue e no cérebro. / Lead (Pb) is a heavy metal that may cause alterations in the central nervous system (CNS) and auditory system. There is lack of studies demonstrating these clinical alterations, combined to the biochemical and morphological alterations in the brain of rats exposed to Pb. It has been reported that iron (Fe) has a protective effect on the brain toxicity caused by Pb. This study evaluated the electrical brain activity, analyzed the Pb concentration in blood and brain tissue, and observed the morphological aspect of the brain in rats intoxicated by Pb, submitted or not to Fe supplementation. A pilot study was conducted on 20 recently weaned male rats (Rattus norvegicus, Wistar type) divided in 5 groups, being one control and 4 experimental (n=4/group). In the experimental groups, the animals received lead acetate in drinking water for 6 weeks at concentrations of 100 mg/L and 400 mg/L of Pb, and in two of these groups there was simultaneous administration of 20 mg/Kg of FeSO4 at every 2 days, by gastric gavage. The control group received deionized water. After establishing the relationship between the administered Pb and its concentration in blood (10 &#x3BC;gPb/dL and 30 &#x3BC;gPb/dL for concentrations of 100 and 400 mg/L of Pb, respectively), the study was conducted on 30 recently weaned rats divided in 6 groups (n=5/group). The five first groups were identical to those used in the pilot study, including one group in which the animals received deionized water and 20 mg/Kg FeSO4 by gastric gavage at every 2 days, for 6 weeks. After the study period, the Cortical Auditory Evoked Potential (CAEC) was applied for analysis of latency of the components P1, N1 and P2. The animals were killed, their brains were removed and submitted to histological processing (hematoxylin and eosin) for light microscopy analysis. Data were analyzed by the ANOVA/Tukey, Kruskal-Wallis/Dunn and linear regression tests (p<0.05). A dose- response relationship was observed in the Pb concentration in blood and brain. The administration of FeSO4 reduced the Pb levels in blood and brain, and even though the difference was only significant for blood (group receiving 100 mg/L of Pb), there was significant correlation between the Pb levels in blood and brain ((r2 = 0.94; p<0.0001). The mean latency of components P1, N1 and P2 of the CAEC was higher in animals in the group 400 mg/L Pb + 20 mg/Kg FeSO4. No significant morphological alterations were observed in the brain tissue of animals in the different groups, except for some pericellular spaces in animals in the group 400 mg/L Pb + 20 mg/Kg FeSO4. It was concluded that Pb ingestion individually was not able to increase the latencies of components P1, N1 and P2 of the CAEC and morphological alterations in the brain tissue, except for the highest Pb dose used (400 mg/L), associated to the use of Fe (20 mg FeSO4). Additionally, the Fe supplementation was able to reduce the levels of the metal in the blood and brain.

O chumbo (Pb) é um metal pesado, tóxico e está presente em diversos sistemas biológicos. Quando absorvido pelo organismo na forma iônica (Pb2+) atua em vários órgãos e sistemas, podendo ocasionar alterações graves no sistema nervoso central. Em adição, tem sido relatado que o íon ferroso (Fe2+) pode apresentar, entre outros, um efeito protetor na neurotoxicidade causada pelo Pb2+. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar os marcadores de estresse oxidativo no cérebro de ratos expostos com acetato de chumbo (Pb(C2H3O2)2) associado ou não ao sulfato ferroso (FeSO4). Assim, 36 ratos machos (Rattus norvergicus) recém desmamados, divididos em 6 grupos (G), de 6 animais cada, foram expostos durante 6 semanas. No grupo controle (G1) os animais ingeriram água deionizada; G2 e G3 receberam 0,26 mM e G4 e G5 1,05 mM de acetato de chumbo, somado a isso G3 e G5 foram suplementados com 20 mg de sulfato ferroso/Kg peso corporal a cada 2 dias; e para G6 utilizou-se água deionizada e sulfato ferroso. O cérebro dos animais foi coletado para a análise da atividade enzimática de catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx), a concentração de glutationa reduzida (GSH), lipoperoxidação (TBARS), hidroperóxido de lipídio (HL) e das substâncias antioxidantes totais (SAT) (técnicas ABTS e DPPH). A atividade das enzimas GPx e SOD nos grupos experimentais diminuiu em relação ao controle, assim como ocorreu com a concentração de GSH (p<0,05). Quanto às análises de HL e CAT, a primeira apresentou tendência de aumento na concentração dos grupos experimentais sem exposição concomitante, já a segunda demonstrou discreta inclinação de aumento na atividade em relação ao controle (p>0,05). A dosagem de SAT-ABTS mostrou aumento nos grupos expostos com 1,05 mM de acetato de chumbo. Em relação à SAT-DPPH houve diminuição nos grupos experimentais (p<0,05). De acordo com os resultados, as enzimas SOD e GPX e a GSH são afetadas pelo acetato de chumbo e a exposição ao sulfato ferroso altera essa dinâmica. No entanto, estudos posteriores são necessários para verificar se o sulfato ferroso funcionaria como protetor ao efeito tóxico do acetato de chumbo. / Lead (Pb2+) is a toxic heavy metal, found in all stages of the inert environment and in several biological systems. When uptaken by the organism, acts on several organs and systems and may cause severe damage in Central Nervous System. In addition, it has been reported that iron (Fe2+) may present, a protective effect on neurotoxicity caused by Pb2+. Therefore, the aim of this study was to evaluate the markers of oxidative stress in the brain of rats exposed with lead acetate (Pb(C2H3O2)2) associated or not with ferrous sulfate (FeSO4). Thus, 36 rats weaning (Rattus norvegicus) were, divided into 6 groups (G) of six animals and were exposed for six weeks.In the control group (G1), the animals received deionized water; G2 and G3 received 0,26 mM, G4 and G5 1,05 mM of lead acetate; in addition to this G3 and G5 were supplemented with 20mg of ferrous sulfate/Kg body weight every 2 days; G6 received deionized water and ferrous sulfate were used. The animals\' brains were collected for analysis of the enzymatic activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), the concentration of reduced glutathione (GSH), lipid peroxidation (TBARS), lipid hydroperoxide (LH) and total antioxidant substances (TAS) (ABTS and DPPH technics). The activity of the enzymes SOD and GPx in the experimental groups decrease compared to control, as well as the concentration of GSH (p<0.05). Concerning to the analysis of HL and CAT, the first tended to increase the concentration in experimental groups without concomitant exposure with FeSO4, while the second showed a slight tendency for increase in activity compared to control (p>0.05). The dosage of TAS-ABTS showed an increase in the groups exposed with 1,05 mM of lead acetate. Regarding the SAT- DPPH there was a decrease in the experimental groups (p <0.05). According to the results, the enzymes SOD and GPx and GSH were affected by lead acetate and exposure with ferrous sulfate change this dynamic. However, further studies are needed to verify if ferrous sulfate acts as a protective against toxic effect of lead acetate.

Orientador: Maria Alice da Cruz-Hofling / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T03:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_CatarinaRaposoDias_M.pdf: 5524356 bytes, checksum: 004e2cd5a35766528eaa3a890eef3854 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Recentemente foi demonstrado em nosso laboratório que o veneno bruto da aranha Phoneutria nigriventer (PNV), Keyserling (1891) (Ctenidae, Araneomorphae), é capaz de alterar a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), quando injetado sistemicamente em ratos (observações feitas das 18 horas aos 9 dias). Afora a presença de edema vasogênico e de pés astrocitários edematosos, não foram detectadas alterações nos neurônios e células gliais, que indicassem a ação do veneno no interior do parênquima cerebral. O presente trabalho se propôs a avaliar se, em fases agudas do envenenamento, o PNV afeta a BHE e o tecido neural. Os parâmetros observados por microscopia eletrônica de transmissão (através do uso de traçador extracelular injetado na circulação e estudo quantitativo) e microscopia de luz (imunohistoquímica e estudo quantitativo) foram: alterações de permeabilidade vascular na microcirculação cerebral, alterações na expressão da laminina na membrana basal endotelial, ativação neuronal através da expressão da proteína c-FOS, modulação da síntese de óxido nítrico, através da expressão da óxido nítrico sintase neuronal (nNOS). Ratos Wistar machos, jovens (200-300 g) foram injetados pela veia da caudal com solução salina estéril (0.9%), ou com veneno (850 µg/Kg). Para análise da integridade da BHE, após 15 min, 1, 2 e 5 h, cerebelo e hipocampo foram coletados. Os resultados mostraram que o PNV provocou extravasamento significativo do traçador nitrato de lantano a partir de 1 h após a injeção (p.i.) e teve o seu maior pico em 2 h p.i. (p< 0,05). O cerebelo mostrou-se bem mais resistente ao aumento de permeabilidade vascular do que o hipocampo. Por outro lado, freqüentemente observou-se entumecimento dos pés-vasculares astrocitários no cerebelo, mesmo em vasos sem extravazamento do traçador, o que não ocorreu no hipocampo. Houve desaparecimento total da expressão da laminina dos capilares já aos 15 min p.i., seguida por recuperação gradativa, até que às 2 h p.i., sua expressão assemelha-se à mostrada pelos controles e 5 h p.i., a expressão dessa proteína estava acima da fisiológica, na membrana basal. A ativação de neurônios, avaliada às 2 h p.i. pela expressão da c-FOS, ocorreu em áreas relacionadas com atividade motora (substância cinzenta periaqueductal ¿ partes ventral e dorso lateral, córtex frontal e parietal e núcleo talâmico periventricular) e em áreas envolvidas com stress agudo (córtex rinal e núcleo septal lateral) (p< 0,05). Todas as áreas com significativo aumento de neurônios imunoreativos, também apresentaram neurônios positivos para nNOS, porém apenas a substância cinzenta periaqueductal parte dorsolateral, o córtex parietal e o núcleo talâmico periventricular apresentaram aumento no número de neurônios marcados para essa enzima. Nós concluímos que o veneno de P. nigriventer possui componentes neurotóxicos capazes de alterar a permeabilidade da BHE em tempos agudos após a intoxicação, cujo mecanismo precisa ser esclarecido. O veneno pode ser uma ferramenta importante para analisar as respostas dos componentes estruturais da BHE, bem como mapear as áreas cerebrais reativas, possibilitando esclarecer as vias do SNC envolvidas no envenenamento por Phoneutria. O conhecimento de vias relacionadas com neurotoxinas específicas do veneno pode ser útil para estudos relacionados com estrutura-função / Abstract: It was recently demonstrated in our laboratory that the Phoneutria nigriventer spider venom (PNV), Keyserling (1891) (Ctenidae, Araneomorphae), is capable of altering the permeability of the blood brain barrier (BBB) when injected systemically in rats (observations done from 18 hours to 9 days). Apart from the presence of vasogenic edema and swollen atrocytic end-feet processes, no neuronal or glial cells alterations were detected, which would indicate the action of the venom within the cerebral parenchyma.The present work, intended to evaluate if at acute phases of the envenoming, the PNV affects the BBB. The parameters observed by transmission electron microscopy (by the use of electron opaque extracellular tracer injected in the circulation, and quantitative study) and by light microscopy (using immunohistochemistry and quantitative study) were: alterations of vascular permeability in the cerebral microcirculation, alterations of the expression of laminin at the endothelial basement membrane, neuronal activation seen through the expression of c-FOS protein, modulation of nitric oxide synthesis, trough the expression of the neuronal nitric oxide synthase (nNOS). Young male Wistar rats (200-300 g) were injected by the tail vein with sterile saline solution (0.9%), or with venom (850 µg/Kg). For BBB integrity analysis, after 15 min, 1, 2 and 5 h, cerebellum and hippocampus were collected. The results showed that the PNV provoked significant extravasation of LaNO3 tracer at 1 h post injection (p.i.) which peaked at 2 h p.i. (p< 0.05). The cerebellum showed to be more resistant to prevent vascular permeability increase than hippocampus. On the other hand, swollen vascular end-feet processes were more frequently seen in the cerebellum, even in vessels without vascular extravasation, what was not seen in hippocampus. There was complete vanishment of laminin immunolabeling of capillaries soon at 15 min p.i., followed by a gradual restoration to control levels at 2 h p.i. At 5 h p.i., the expression of the protein was upregulated in the basement membrane, compared to the physiologic control. The neuronal activation, evaluated through the expression of c-FOS at 2 h p.i., occurred at motor-related areas (periaqueductal gray matter pars ventral and dorsolateral, frontal and parietal cortex and paraventricular thalamic nuclei), and with acute stress-related areas (rhinal cortex and septal lateral nuclei) (p< 0.05). All cerebral areas with significant increase of c-FOS immunoreactive neurons, also exhibited nNOS-positive neurons, however only the pars ventral and dorsolateral of the periaqueductal gray matter, frontal and parietal cortex and paraventricular thalamic nuclei areas presented increase in the labeled-cells number. We conclude that P. nigriventer venom possesses neurotoxic components capable of altering the BBB permeability at acute stages of intoxication, whose mechanism needs clarification. The venom can be an important tool to analyse the responses of structural components of BBB, and to map the reactive cerebral areas, therefore shedding light to pathways involved with Phoneutria envenoming in CNS. The knowledge of the pathways related to specific venom containing neurotoxins may be useful for structure-function-related studies / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural