O diabetes mellitus é uma doença metabólica caracterizada por níveis elevados de glicose no jejum e está associada com a perda da função cognitiva e um maior risco de desenvolvimento de doenças neurodegenerativas, tais como a Doença de Alzheimer (DA). As complicações do diabetes estão relacionadas com a hiperglicemia, níveis elevados de compostos reativos, como o metilglioxal (MG) e a formação de produtos finais de glicação avançada (do inglês Avanced Glycation End Products - AGEs). Os AGEs e o MG - um aldeído reativo envolvido no estresse dicarbonil e na formação de AGEs – encontram-se elevados em pacientes com diabetes e DA e têm sido sugeridos como mediadores do declínio cognitivo observado nessas patologias. Estudos indicaram que os astrócitos possuem o sistema glioxalase mais efetivo que os neurônios e, portanto, podem proteger os neurônios do estresse dicarbonil. Entretanto, as reações de glicação estão associadas com o prejuízo no funcionamento dos astrócitos, que, desta forma, comprometem a atividade neuronal. Tendo em vista que as reações de glicação estão exacerbadas no diabetes e em doenças neurodegenerativas sugere-se que nestas situações o dano neuronal seja ainda maior. Este trabalho teve como objetivo avaliar a suscetibilidade ao dano induzido pelo MG em culturas de astrócitos e de glioma C6 e examinar o efeito da alta concentração de glicose, do MG e da carboxietil-lisina (CEL), um AGE derivado da reação do MG com a lisina, em parâmetros oxidativos, metabólicos e específicos de astrócitos em fatias de hipocampo in vitro. Além disso, verificar se a administração intracerebroventricular (ICV) de MG causa alterações comportamentais, relacionadas com declínio cognitivo e ansiedade, e alterações bioquímicas em hipocampo, córtex cerebral e líquido cefalorraquidiano (LCR) ex vivo. Em culturas de células observou-se uma alta eficiência do sistema glioxalase em astrócitos em comparação com células C6. O conteúdo de glutationa diminuiu a partir de 1 hora após a exposição ao MG apenas em C6. A captação de glutamato reduziu em astrócitos e aumentou em C6, sendo que este efeito estava relacionado com reações de glicação, mas não com a expressão de transportadores de glutamato analisados. A formação de espécies reativas, a secreção de S100B e o conteúdo da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) não foram modificados pelo tratamento com MG nas células estudadas. Em fatias de hipocampo (in vitro) verificou-se que a glicose, o MG e a CEL não alteraram a formação de espécies reativas, a captação de glicose e a atividade da glutamina sintetase. No entanto, a captação de glutamato e a secreção de S100B diminuiram após o tratamento com MG e CEL. Estas mudanças não foram mediadas pela ativação de RAGE e por reações de glicação. A partir do estudo in vivo verificou-se que o MG não causou deficiência nos processos de aprendizagem e memória investigados pelas tarefas de habituação, labirinto em Y e reconhecimento de objetos e não alterou a atividade locomotora dos animais. Contudo, o aumento agudo dos níveis exógenos de MG diminuiu o comportamento do tipo ansiedade, observado através do teste de campo aberto. Em relação às análises ex vivo, o MG induziu alterações persistentes relacionados com a atividade da glioxalase 1, conteúdo de AGEs e captação de glutamato no hipocampo. A formação de espécies reativas, o conteúdo de glutationa, o conteúdo tecidual de GFAP e S100B e a atividade da glutamina sintetase não foram alterados com a administração ICV de MG. É possível concluir que a exposição aguda, in vitro, de fatias de hipocampo ao MG e CEL, mas não à glicose, foi capaz de induzir efeitos semelhantes em fatias de hipocampo, sugerindo que a alta concentração de glicose é tóxica principalmente por elevar a concentração de compostos glicantes, como o MG, e gerar ligações cruzadas com proteínas. O MG foi capaz de induzir prejuízo na captação de glutamato em culturas de astrócitos e fatias de hipocampo, indicando que o MG gera alterações na homestase cerebral através do comprometimento da remoção do glutamato da fenda sináptica, deste modo, contribuindo com as alterações neurológicas relacionadas com o diabetes mellitus. Em suma, as concentrações exógenas de MG e o tempo de exposição a elevadas concentrações deste composto determinam as diferentes características que podem ser observadas em pacientes diabéticos. / Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by high fasting-glucose levels and is associated with loss of cognitive function and a higher risk of developing neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease (AD). Diabetic complications have been associated with hyperglycemia, high levels of reactive compounds, such as methylglyoxal (MG) and advanced glycation end products (AGEs) formation. AGEs and MG - a reactive aldehyde, involved in dicarbonyl stress and AGEs formation - are elevated in diabetes and AD and have been suggested as mediators of cognitive decline observed in these pathologies. Astrocytes are impaired to glycation processes, although, they have an improved glyoxalase system compared to neurons that protect them from dicarbonyl stress, suggesting that damage to neuronal functions could be increased under diabetes and neurodegenerative diseases. This study aimed to evaluate the susceptibility of astrocytes and C6 glioma cells cultures to MG damage and to examine the effect of high glucose, MG and carboxyethyllysine (CEL), a MG-derived AGE of lysine, on oxidative, metabolic and astrocyte-specific parameters in hippocampal slices in vitro. Furthermore, verify if intracerebroventricular (ICV) administration of MG cause behavioral changes, related to cognitive decline and anxiety, and biochemical alterations in the hippocampus, cerebral cortex and cerebrospinal fluid ex vivo. Since our cultures studies we observed a high efficiency of the glyoxalase system in astrocytes compared to C6 cells. The content of glutathione decreased from 1 hour after MG exposure only in C6 cells. Glutamate uptake was decreased in astrocytes and increased in C6 cells and this effect is related to glycation processes, but not to glutamate transporters expression. The reactive species formation, S100B secretion and glial fibrillary acidic protein (GFAP) content were not modified by MG treatment in either culture studied. With hippocampal slices inbucation (in vitro) it was found that glucose, MG and CEL did not alter reactive species formation, glucose uptake or glutamine synthetase activity. However, glutamate uptake and S100B secretion were decreased after MG and CEL exposure. RAGE activation and glycation reactions did not mediate these changes. From in vivo research it was found that MG did not cause impairment in learning-memory processes investigated by habituation, Y-maze and object recognition tasks and did not alter locomotion behavior of animals. However, the acute increase of MG exogenous levels reduced anxiety-related behavior evaluated in the open field test. Ex vivo findings support that MG induced persistent alterations related to glyoxalase 1 activity, AGEs content and glutamate uptake in hippocampus. The reactive species formation, glutathione content, GFAP and S100B content, as well as glutamine synthetase activity were not altered by MG ICV administration. It is possible conclude that acute MG and CEL exposure, but not glucose, were able to induce similar effects on hippocampal slices in vitro, suggesting that conditions of high glucose concentrations are primarily toxic by elevate the rates of these glycation compounds, as MG, and generate protein cross-links. MG-induced astrocyte glutamate uptake impairment was seen in astrocyte cultures and hippocampal slices, indicating that MG produces changes in brain homeostasis by the impairment of glutamate removal of the synaptic cleft, thus contributing to neurological changes related to diabetes mellitus. The exogenous concentrations of MG and the time of exposure to high concentrations of this compound determine the different features that can be seen in diabetic patients.

Autism spectrum disorder (ASD) is classified as a neurovelopmental disorder, presenting impairments in social communication and sociability, as well as stereotyped behavioral patterns. Although the etiology remains unknown, there is growing evidence suggesting a complex interplay between genetic and environmental risk factors during the gestational period. Many alterations are related to ASD, as multisensory alterations and recent data were pointing out the misbalance between excitation and inhibition, with high predominance in excitation compound, in cortical areas related to sensory processing. The valproic acid (VPA) exposure is an environmental risk to ASD and VPA is commonly used by our group to induce autistic-like behaviors in rodents. We previously showed that a prenatal subchronic treatment of the pregnant rats with resveratrol (RSV) prevented the social deficits induced by VPA in male offspring rats. The present work evaluated the influence of RSV and VPA interaction in the nest seeking behavior in 10 days old male rats and in the relative genic expression levels of synaptic proteins (Sinaptophysin) in excitatory (PSD95) and inhibitory synapses (Gephyrin) in amygdala region of 30 days old rats. We identified impairments in the number of correct choices to the nest in VPA group, which were in accordance to the literature data. Nevertheless, we showed, for the first time, that resveratrol were able to prevent these impairments In RSV+VPA group. Besides, the present work showed important significant alterations at the genic expression level of synaptic proteins related to excitatory and inhibitory synapses in the amygdala region, an important brain structure related to attachment behavior and altered in ASD. Therefore, these data highlights resveratrol as an important molecule for prevention of autistic-like sensory behaviors in the animal model of autism induced by prenatal exposure to VPA, as well as an important tool for seeking etiological targets and physiopathology studies in TEA.

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é associado ao comprometimento cognitivo, sendo capaz de induzir morte neuronal, de alterar o número e a morfologia das células astrocitárias, de aumentar a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BBB) e de promover dano neurovascular. O exercício físico, por outro lado, possui efeitos benéficos sobre o sistema nervoso central (SNC), induzindo plasticidade e melhorando o processo de aprendizagem, de memória e a atividade locomotora. Em nosso primeiro estudo, investigamos os efeitos de cinco semanas de exercício aeróbico sobre a prevenção ou reversão do déficit de memória espacial produzido pelo diabetes, e sobre alterações bioquímicas e imuno-histoquímicas de astrócitos no hipocampo, em ratos machos Wistar com DM1 induzido por estreptozotocina. Foram utilizados quatro grupos: controle não treinado (NTC); controle treinado (TC); diabético não treinado (NTD); e diabético treinado (TD). Neste estudo demonstramos que o exercício reverteu o dano na memória espacial causado pelo DM1, aumentou os níveis de glutationa (GSH) e de glutamina sintetase (GS) nos animais TC, mas não no grupo TD; aumentou a densidade de astrócitos GFAP positivos nos grupos TC e TD, e promoveu ramificação astrocitária no grupo TD. Não observamos nenhuma alteração na captação de glicose e de glutamato entre todos os grupos. No segundo estudo, com os mesmos grupos experimentais, avaliamos os efeitos do exercício sobre a memória de reconhecimento do novo objeto, sobre o comportamento motor no rotarod, e sobre a expressão das proteínas claudina-5 e aquaporina-4 (AQP4), proteínas associadas à integridade da BBB, no hipocampo e no estriado de animais diabéticos. Observamos que o exercício melhorou a memória não espacial e a habilidade motora nos animas TC e TD. O diabetes produziu uma diminuição da expressão da claudina-5 no hipocampo e no estriado, e reduziu os níveis de AQP4 hipocampal. O exercício preservou os níveis de claudina-5 no estriado dos animais TD, mas não no hipocampo, e não alterou os níveis reduzidos de AQP4 hipocampal produzidos pelo diabetes. Nossos resultados indicam que o exercício físico reverte o déficit de memória espacial induzido pelo DM1, melhora a memória de reconhecimento do novo objeto, e a atividade motora, induz importantes alterações morfológicas nas células astrocitárias, e afeta importantes componentes da BBB no estriado. Nossos dados contribuem para a compreensão dos benefícios comportamentais, motores, histofisiológicos e neuroquímicos do exercício físico no DM1. / Type 1 diabetes mellitus (T1DM) affects cognitive domains, induces neuronal death, changes in the number and in morphology of astrocytes, increases blood brain barrier (BBB) permeability and promotes neurovascular impairment. Physical exercise, on the other hand, has beneficial effects on brain functions, inducing brain plasticity and improving learning, memory and locomotor activity. In our first study, we investigated the effects of five weeks of aerobic exercise to prevent or reverse spatial memory deficits produced by diabetes and some biochemical and immunohistochemical changes in hippocampal astrocytes of streptozotocin-induced T1DM in male Wistar rats. The rats were divided in four groups: trained control (TC), non-trained control (NTC), trained diabetic (TD) and non-trained diabetic (NTD). In this study, we demonstrated that exercise reversed spatial memory impairments generated by T1DM, increased glutathione (GSH) and glutamine synthetase (GS) levels in TC animals, but not in TD rats; increased the density of GFAP immunoreactive astrocyte in TC and TD groups, and increased astrocyte ramification in TD group. Glucose and glutamate uptake were not affected. In the second study, using the same experimental groups, we evaluated the effects of exercise on novel object recognition task, on motor behavior in rotarod test, and on the expression of proteins related to BBB integrity, such as claudin-5 and aquaporin-4 (AQP4) in the hippocampus and striatum in diabetic rats. We showed that exercise enhanced the non-spatial memory performance and rotarod ability in the TC and TD animals. Diabetes produced a decrease in claudin-5 expression in the hippocampus and striatum and reduced AQP4 in the hippocampus. Physical exercise preserved the claudin-5 content in the striatum of TD rats, but not in the hippocampus, and the reduction of AQP4 levels produced by diabetes was not reversed by exercise. Our findings indicate that physical exercise reverses the cognitive deficits present in T1DM, improves novel object recognition task retention, enhances motor performance, induces important morphological astrocytic changes, and affects important structural components of the striatal BBB. Our date could enhance the knowledge regarding the behavioral, locomotor, histophysiological and neurochemical benefits of exercise in diabetes.

A infusão de 6-hidroxidopamina (6-OHDA) na via nigroestriatal em ratos é um modelo da Doença de Parkinson (DP). O Teste de Motricidade sobre Grade (TMG ou, em inglês, footfault test) é um teste comportamental utilizado para avaliar a função motora em ratos. Observamos que animais lesionados unilateralmente com 6-OHDA mostram atividade rotacional ipsilateral induzida pelo contexto quando colocados no aparato do TMG por 3 minutos e isso pode ser utilizado como índice para detectar animais lesionados. Nossos resultados mostraram que o TMG tem sensibilidade e especificidade de 100% para lesões maiores que 94 e 64%, respectivamente (Curva Operacional Característica: Área sob a curva = 0,988). Um modelo de regressão logística binária mostrou exp(B)= 1,116 (95% CI, 1,007-1,236) e C = -9,081 ± 4,554 (p = 0,046) utilizando a imunoistoquímica para tirosina-hidroxilase como técnica padrão (cada unidade representa 10% de lesão). Além disso, o TMG foi mais sensível que o teste de atividade rotacional induzida por apomorfina 1mg/kg quando os testes foram realizados em dias diferentes e foi menos sensível que o teste de atividade rotacional induzida por metilfenidato 40mg/kg (Teste do Sinal, p < 0,05). Portanto, o TMG pode ser bastante útil nesse modelo animal de DP para triagem de animais, uma vez que é um teste rápido, simples e não requer drogas para indução de atividade rotacional. / The administration of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the nigrostriatal pathway is a rat model of Parkinson’s Disease (PD). The footfault test is a behavioural task in which rodents have their motor functions assessed. Here, we observed that unilaterally 6-OHDA-lesioned animals show a context-induced ipsilateral rotational behaviour when placed on the footfault apparatus for 3 minutes and this may be used as index to detect lesioned animals. Our results showed a sensitivity and specificity of 100% for lesions higher than 94 and 64%, respectively (ROC curve: AUC = 0.988). A binary logistic regression model showed an exp(B)= 1.116 (95% CI, 1.007-1.236) and C = -9.081 ± 4.554 (p = 0.046) using the nigral tirosine hidroxylase immunocontent as standard (each unit represents a 10%-lesion extension). Additionally, the footfault test was more sensitive than apomorphine challenging at 1 mg/kg when these tests were carried out days apart and it was less sensitive than methylphenidate at 40 mg/kg (Sign Test, p < 0.05). Therefore, the footfault test may be very useful in the PD animal model for screening animals since it is fast and simple and it does not require a drug to induce rotational activity.

A cafeína é o psicoestimulante mais consumido em todo o mundo, cujos efeitos benéficos nas funções cognitivas têm sido observados em diferentes condições e modelos animais. O consumo de cafeína é difundido entre adultos, idosos, gestantes e mais recentemente, entre crianças e adolescentes. Alguns estudos clínicos e pré-clínicos sugerem que a exposição pré-natal à cafeína apresenta efeitos prejudiciais, como prematuridade, malformações congênitas, baixo peso ao nascer e mesmo teratogenicidade, enquanto outros estudos não demonstraram efeitos deletérios a longo prazo da cafeína. Além disso, poucos estudos têm abordado os efeitos da cafeína nas diferenças de sexo durante a puberdade e/ou adolescência. Devido ao alto consumo de bebidas contendo cafeína por crianças e adolescentes, existe uma grande preocupação a respeito dos seus potenciais efeitos nocivos nessas subpopulações. Assim, considerando que o consumo de cafeína tem crescido nesta população, no primeiro capítulo desta tese investigamos as alterações comportamentais e de proteínas sinápticas em ratos machos e fêmeas púberes expostos à cafeína pelo consumo materno durante a gestação, lactação e na água de beber até o início da puberdade. Ratas Wistar adultas receberam cafeína na água de beber (0.1 e 0.3 g/L) durante o seu ciclo ativo, em dias úteis, duas semanas antes do acasalamento até o desmame, quando então os filhotes passaram a consumir a cafeína até o início da sua puberdade (30-34 dias de idade) A análise comportamental e os níveis de proteínas sinápticas (pró-BDNF, BDNF, GFAP e SNAP-25) foram analisados no hipocampo e córtex cerebral. As fêmeas púberes apresentaram uma atividade locomotora maior e comportamento menos ansioso que os machos. Em ambos os sexos, a cafeína causou hiperlocomoção no campo aberto. Enquanto a cafeína em doses moderadas causou um prejuízo na memória de reconhecimento em fêmeas, foi observado uma melhora na memória de longo prazo em ambas as doses em ratos machos. O comportamento relacionado à ansiedade foi atenuado pela cafeína (0,3 g/L) apenas em fêmeas. Paralelamente com a melhora da memória nos machos, a cafeína aumentou os níveis de pró-BDNF e BDNF no hipocampo e córtex. As fêmeas apresentaram um aumento do pró-BDNF em ambas as regiões avaliadas em comparação aos machos. Embora a proteina GFAP não tenha sido alterada pelas diferenças de sexo e pelo tratamento com cafeína, a cafeína em doses moderadas aumentou o imunoconteúdo de SNAP-25 no córtex das fêmeas. Os resultados demonstram que o consumo de cafeína altera de forma distinta a memória de reconhecimento e o comortamento do tipo ansioso em ratos machos e fêmeas púberes. Além disso, o BDNF e proteínas relacionadas também foram modificados de uma forma dependente do sexo, sugerindo que alterações sinápticas ou de plasticidade podem estar associadas aos efeitos comportamentais Além dos efeitos da cafeína durante a gravidez e a puberdade, têm sido observados efeitos benéficos da cafeína sobre a memória no envelhecimento normal e no prejuízo observado em em modelos animais de doenças neurodegenerativas. Tendo em vista que os mecanismos subjacentes a estes efeitos da cafeína ainda permanecem desconhecidos, no segundo capítulo investigamos se a administração crônica de cafeína poderia melhorar o desempenho na tarefa de memória avaliada pelo teste da esquiva inibitória em ratos adultos e de meia-idade. Como o BDNF está associado com a formação da memória e as ações do BDNF são moduladas pelos receptores de adenosina, os alvos moleculares para as ações psicoestimulantes da cafeína, neste estudo avaliamos os efeitos da administração crônica de cafeína (1 g/L na água de beber durante 30 dias) na memória de curta e longa duração e nos níveis de pró- BDNF, BDNF maduro,o receptor TrkB e o fator de transcrição CREB no hipocampo de ratos machos adultos (3 meses de idade) e de meia-idade (12 meses) Ambos os gruposforam submetidos a tarefa de campo aberto e esquiva inibitória. Os ratos de meia-idade apresentaram diminuição da atividade locomotora em relação aos adultos e a cafeína não teve efeitos sobre a locomoção em ambas idades Na tarefa de esquiva inibitória, avaliou-se a memória de curta e longa duração. Ratos de meia-idade apresentaram um comprometimento total da memória de curta duração, e parcial da memória de longa duração em comparação com ratos adultos. O consumo de cafeína foi capaz de reverter o prejuízo decorrente da idade tanto para a memória de curta quanto de longa duração. O aumento do BDNF hippocampal causado pelo envelhecimento foi prevenido pelo consumo de cafeína, juntamente com um aumento no imunoconteúdo de pró-BDNF e CREB em ambas as idades. Além disso, os níveis de CREB aumentaram com o envelhecimento. Houve uma diminuição no imunoconteúdo de TrkB no hipocampo de ratos de meia-idade quando comparados aos adultos, e a cafeína diminuiu a densidade de TrkB em ambas as idades. Os dados encontrados indicam uma estreita associação entre a modificação do desempenho da memória e imunoconteúdo BDNF. Em conjunto, esses resultados apresentam novos indícios de que o consumo de cafeína promove desfechos comportamentais sexo-específicos em ratos púberes, além de ser capaz de normalizar o desempenho em tarefas de memória e alterações na sinalização do BDNF causadas pelo envelhecimento. / Caffeine is the most consumed psychostimulant worldwide, and the beneficial effects of chronic caffeine administration on cognitive function have been observed in different conditions and animal models. Caffeine consumption is widespread among adults, eldery, pregnant women and more recently, children and adolescents. Some clinical and preclinical studies suggest that prenatal exposure to caffeine presents harmful effects, such as prematurity, congenital malformations, low birth weight and even teratogenicity, whereas others studies demonstrated no long-term harmfull effects of caffeine. Besides that, few studies have addressed the effects of caffeine in a sex dependent manner during puberty and/or adolescence. Also, due to the increase in the consumption of caffeine containing drinks by children and adolescents, the potential harmful effects of caffeine in these subpopulations need to be investigated. Considering that caffeine intake has grown in this population, in the first chapter of the this thesis we investigated the behavioral and synaptic proteins changes in pubescent male and female rats after maternal consumption of caffeine. Adult female Wistar rats started to receive caffeine in drinking water (0.1 and 0.3 g/L; low and moderate dose, respectively) during the active cycle in weekdays, two weeks before mating. The treatment lasted up to weaning (21 days) and offspring continued receiving caffeine until the onset of puberty (30-34 days old). Behavioral analysis and synaptic proteins levels (proBDNF, BDNF, GFAP and SNAP-25) were immunodetected in the hippocampus and cerebral cortex. Pubescent females showed hyperlocomotion and less anxiety behavior as compared to males. In both sexes caffeine caused hyperlocomotion in the open field. While moderate caffeine worsened recognition memory in females, an improvement for long-term memory in both doses was observed in male rats Anxiety-related behavior was attenuated by caffeine (0.3 g/L) only in females. Also, in parallel with memory improvement in males, caffeine increased pro- and BDNF in the hippocampus and cortex. Females presented increased proBDNF in both brain regions as compared to males. While GFAP was not different according to sex or altered by caffeine consumption, moderate caffeine increased SNAP-25 in the cortex of female rats. Our findings revealed that caffeine differently affects recognition memory and anxietyrelated behaviors in pubescent male and female rats. In addition, BDNF and related proteins have also changed in a sex dependent manner, suggesting an association with behavioral outcomes. Beyond caffeine effects during pregnancy and puberty, beneficial effects of caffeine on memory processes have been observed in animal models relevant to neurodegenerative diseases and aging, although the underlying mechanisms remain unknown. In the second chapter we investigated whether chronic caffeine consumption could improve the performance in inhibitory avoidance memory task in adult and middle-aged rats. Because brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is associated with memory formation and BDNF’s actions are modulated by adenosine receptors, the molecular targets for the psychostimulant actions of caffeine, we here compare the effects of chronic caffeine (1 mg/mL drinking solution for 30 days) on short- and long term memory and on levels of hippocampal proBDNF, mature BDNF, TrkB and CREB in young (3 month old) and middle-aged (12 month old) male rats. Both groups were submitted to open field and inhibitory avoidance tasks. Middle-aged rats presented decreased locomotor activity as compared to adults and caffeine was devoid of effect at any age. In the inhibitory avoidance task, short- and long-term memory was evaluated Middle-aged rats presented impaired performance compared to adult ones for short-term memory. When long-term memory was evaluated, middle-aged rats showed a decreased in their perfomances compared to adult rats, and caffeine treatment was able to improveit. Western blot analysis showed that BDNF and CREB imunocontent increased in the hippocampus of aged rats and caffeine consumption was able to prevent the changes in BDNF levels. In addition, caffeine treatment increased the pro-BDNF and CREB immunocontent in both ages. Furthermore, CREB densities increased with aging. TrkB immunocontent was decreased in the hippocampus from middle-aged rats when compared to adult ones, and caffeine decreased the density of TrkB in both ages. The present findings indicate a close association between the modification of memory performance and BDNF immunocontent. Therefore, our data suggest caffeine normalyze memory performance upon aging and may be related to the ability of caffeine to normalyze the levels of BDNF. Taken together, these results present new evidence that caffeine consumption promotes sex-specific behavioral outcomes in addition to being able to normalize memory performance during aging and that changes could be related to a modification in BDNF signaling.

O peixe-zebra (Danio rerio) é um pequeno teleósteo pertencente à família Cyprinidae, o qual vem sendo estudado em diferentes áreas científicas. Essa espécie apresenta genes evolutivamente conservados, diversos sistemas de neurotransmissão já caracterizados e um amplo repertório comportamental , os quais podem ser modulados por diversas drogas. Portanto, a presente tese tem por objetivo estudar parâmetros bioquímicos em peixe-zebra com ênfase nos sistemas de sinalização purinérgico e colinérgico, bem como avaliar o comportamento de animais submetidos à tarefa do open tank e investigar os efeitos promovidos pelo tratamento com taurina no modelo de exposição aguda ao etanol. Nós demonstramos que o tratamento agudo (1h) com taurina nas concentrações de 150 e 400 mg/L aumentou a hidrólise de AMP e levou a uma diminuição significativa na desaminação de adenosina em membranas cerebrais, sendo que o último efeito também foi observado nos ensaios in vitro. Entretanto, não foram observados efeitos sobre a hidrólise dos nucleotídeos tri e difosfatados, promovida pelas NTPDases. Estudos relacionados à hidrólise dos nucleotídeos ATP e ADP em cérebro, fígado e coração de peixe-zebra demonstraram um perfil diferencial nos respectivos tecidos. O efeito distinto promovido por inibidores apontou que diferentes membros das NTPDases poderiam estar contribuindo para a atividade enzimática detectada, o que foi sugerido por estudos de bioinformática e ensaios de expressão gênica. Além disso, verificamos que, no modelo de exposição aguda ao etanol, a taurina foi capaz de prevenir as alterações promovidas pelo álcool sobre a atividade da AChE e das defesas antioxidantes enzimáticas. Contudo, o pré-tratamento com taurina demonstrou ser mais efetivo na prevenção do estresse oxidativo, visto que, diferentemente do co-tratamento, aumentou o conteúdo total de tióis reduzidos cerebral e diminuiu o dano lipídico. A fim de caracterizar o repertório comportamental espaço-temporal dos animais no teste do open tank, nós elaboramos um protocolo que avaliava o efeito do confinamento prévio a estímulos naturalísticos (ambientes claro, escuro e transparente). Os resultados demonstraram que os peixes previamente confinados em um ambiente naturalmente aversivo (claro) apresentaram uma habituação intrasessão mais rápida em comparação aos grupos escuro e transparente, avaliada pelas transições e tempo de permanência na região superior do aparato. O perfil exploratório espaço-temporal foi analisado através de plots representativos, sendo proposto um etograma descritivo para a tarefa do open tank. A partir do repertório comportamental determinado, o efeito promovido pelo pré-tratamento com taurina nas alterações comportamentais induzidas pelo etanol foi investigado. Nossos achados demonstraram que o etanol diminuiu a atividade locomotora dos animais, sendo que as concentrações de taurina testadas (42, 150 e 400 mg/L) preveniram essa modificação. Contudo, o pré-tratamento com 150 mg/L de taurina não preveniu as alterações na exploração da área superior do aparato, sugerindo que diferentes mecanismos poderiam estar envolvidos na resposta comportamental observada. Em suma, nossos resultados possibilitam uma maior compreensão das respostas neuroquímicas e comportamentais em peixe-zebra, contribuindo para novas estratégias relacionadas a estudos translacionais. / The zebrafish (Danio rerio) is a small teleost fish that belongs to the Cyprinidae family, which has been studied in different scientific areas. This species has evolutively conserved genes, several neurotransmitter systems characterized, and a wide behavioral repertoire, which may be modulated by distinct drugs. Thus, this thesis aims to study biochemical parameters in zebrafish, emphasizing the purinergic and cholinergic signaling, as well as to evaluate the behavior of animals in the open tank task and to investigate the effects of taurine treatment in the acute ethanol exposure model. We showed that acute taurine treatment (1h) at 150 and 400 mg/L increased the AMP hydrolysis and significantly decreased the adenosine deamination in brain membranes. The latter effect was also observed in the enzyme assays performed in vitro. However, the tri and diphosphonucleoside hydrolysis promoted by NTPDases was unaffected by taurine. Studies related to ATP and ADP hydrolysis in zebrafish brain, liver, and heart demonstrated a differential profile in the respective tissues. The distinct effect promoted by inhibitors pointed that different NTPDase members could play a role in the enzyme activity detected, as suggested by bioinformatic analysis and gene expression assays. Moreover, we observed that, in the acute ethanol exposure model, taurine prevents the alterations induced by ethanol in AChE and in enzymatic antioxidant defenses activities. However, taurine pretreatment has shown to be more effective in the prevention of oxidative stress, considering that, differently from the cotreatment, it increased the total reduced thiol content and decreased lipid peroxidation in zebrafish brain. To characterize the spatio-temporal behavioral repertoire of animals subjected to the open tank task, we described a protocol which evaluated the effect promoted by the previous confinement using natural stimuli (bright, dark, and transparent environments). The results showed that fish previously confined into an aversive environment (brightly one) presented a faster intra-session habituation response when compared to dark and transparent groups, evaluated by transitions and time spent in the top area of the tank. The spatio-temporal exploratory profile was assessed by representative plots with the proposal of a descriptive ethogram to the behavioral task. Considering these behaviors, the effect promoted by taurine pretreatment on the behavioral changes induced by ethanol was investigated. Our findings demonstrated that ethanol significantly decreased the locomotor activity and that the taurine concentrations tested (42, 150, and 400 mg/L) prevented this modification. Nevertheless, the pretreatment with 150 mg/L taurine did not prevent the alterations on the exploratory profile for the top area of apparatus, suggesting that different mechanisms could be involved in the behavioral response observed. In conclusion, our data help to a better understanding of the neurochemical and behavioral responses in zebrafish, contributing for new strategies related to translational studies.

Os eglídeos (Anomura, Aeglidae) são um grupo de crustáceos endêmicos do sul da América do Sul e restritos ao ambiente de água doce. Muitos aspectos da biologia e ecologia desses animais são bem conhecidos, porém, pouco se sabe sobre seu comportamento, principalmente o comportamento agressivo e a atividade em ambiente natural. É sabido que entre os animais, os conflitos são resolvidos por comportamentos agonísticos, termo que abrange uma gama de comportamentos de escape, exibições (“displays”), até um extremo do combate físico. Em um contexto ecológico, informações sobre os movimentos e a atividade dos animais são importantes para uma compreensão das exigências de hábitat, padrões de utilização dos recursos e o potencial de interações interespecíficas. A presente tese teve como objetivos: padronizar uma metodologia para análise do comportamento agressivo de eglídeos em laboratório; descrever o comportamento agressivo de Aegla longirostri; avaliar o comportamento agonístico de espécies provenientes de vertentes do lado Pacífico (espécies basais) e Atlântico (espécies derivadas) da América do Sul; comparar os padrões agressivos de fêmeas de A. longirostri e A. manuinflata, e; examinar os padrões de deslocamento, de atividade diária e de ocupação dos diferentes substratos por A. manuinflata em ambiente natural. Para os estudos sobre comportamento agressivo, os animais coletados foram mantidos em aclimatação por uma semana em aquários individuais, pareados para realização de interações intra-específicas e filmados durante 20 minutos, período que foi subdivido para realização das análises. A parir dos confrontos com A. longirostri foram descritos os atos comportamentais, com 16 atos agressivos, e foi estabelecida uma tabela de intensidade da agressividade, variando de -2 (fuga) a 5 (combate intenso). No estudo comparativo entre quatro espécies de Aegla, foi verificado que todas apresentaram comportamentos semelhantes, porém um indivíduo de Aegla denticulata denticulata, apresentou tanatose. O período de latência foi superior ao tempo investido em todos os encontros agressivos. Aegla longirostri, a espécie mais derivada (da vertente do Atlântico) foi a que apresentou maior intensidade agressiva média e a mais basal (da vertente do Pacífico), A. d. denticulata a menor intensidade. Aegla abtao, A. longirostri e A. manuinflata gastaram significativamente mais tempo lutando, prendendo ou agarrando o oponente do que os demais atos, enquanto A. d. denticulata passou 18,2% do tempo sem deslocamento, e não apresentou confronto intenso. Em todas as espécies foi verificada reversão da dominância. Entre as fêmeas, o comportamento é semelhante àquele observado nos machos das mesmas espécies. O período de latência foi mais longo do que qualquer encontro, e o primeiro foi em média mais longo que os demais. Houve uma baixa freqüência na reversão da dominância, o animal que venceu o primeiro encontro, conseqüentemente teve uma probabilidade maior de ser o vencedor final. Para ambas as espécies, o ato mais freqüente foi o de lutar e/ou prender e agarrar com o quelípodo, seguido pelo uso das antenas. A agressividade das fêmeas pode chegar a altos níveis, por vezes, superando a agressividade observada em machos. Para avaliar o deslocamento e a atividade de A. manuinflata em ambiente natural, machos adultos e em intermuda foram monitorados a cada três horas durante nove dias, através da técnica de rádio-telemetria. Os eglídeos apresentaram um deslocamento significativamente maior à montante e apresentaram maior atividade de deslocamento na fotofase escura; a atividade locomotora não foi constante, sendo verificado que os animais passaram um ou mais dias sem deslocamento. Os indivíduos apresentaram especificidade em relação à ocupação dos diferentes tipos de substrato. Esses estudos trazem informações inéditas relativas ao comportamento agressivo de eglídeos, o qual é semelhante ao observado em outros decápodos com quelípodos bem desenvolvidos, porém, muitas peculiaridades foram observadas. Além disso, os resultados do estudo de rádio-telemetria forneceram mais uma informação importante para estudos de conservação das espécies, demonstrando a importância da manutenção dos ambientes naturais para esses indivíduos. / The aeglids (Anomura, Aeglidae) are endemic crustaceans from south region of South America and restricted to freshwater environments. Although several biological and ecological aspects of these animals has already been studied little is known about their behavior, mainly its aggressive behavior and activity in the natural environment. It is known that among animals, conflicts are resolved through agonistic behavior, an expression of which embraces a range of fleeing behaviors, displays, up to the extreme of physical combat. In an ecological context, information on the movements and activity of animals is important for understanding their requirements of habitat, resource usage patterns and the potential of interspecific interactions. This thesis has the following goals: to standardize a method in order to analyze the aggressive behavior of aeglids in laboratory; to describe the aggressive acts of Aegla longirostri; to evaluate the agonistic behavior of species originated from slopes on the Pacific (basal species) and Atlantic (derived species) sides of South America; to compare aggressive pattern of A. longirostri and A. manuinflata females; and to examine the displacement pattern on daily activity and occupancy of substrates by A. manuinflata in natural environment. For the aggressive behavior studies the animals were kept for one week of acclimation in individual fishbowls, then paired for experiments of intraspecific interactions and videotaped for 20 minutes, period which were subdivided for analyzes. From combats with A. longirostri the behavioral acts were described, 16 were considered aggressive acts, and a table of aggression intensity was established, ranging from -2 (fleeing) to 5 (intense combat). Concerning the comparative study among four species of Aegla it was verified that all of them exhibited similar behaviors, but one individual of Aegla denticulata denticulata displayed thanatosis. The latency period was greater than the time invested in all aggressive encounters. Aegla longirostri, the most derived species (from Atlantic slope), was the species that displayed the highest average aggressive intensity and, the most basal species (from Pacific slope), A. d. denticulata the lowest intensity. Aegla abtao, A. longirostri and A. manuinflata spent significantly more time fighting, holding or catching the opponent than the other acts, while A. d. denticulata spent 18.2% of the time without any displacement and did not exhibit intense combat. Reversal of dominance was observed in all species. Female’s behavior is similar to that observed in conspecific males. The latency period was longest than any other encounter and the first one was in average the longest. There was a low reversal of dominance; the animal which won the first encounter consequently had a higher probability of being the final winner. For both species the most frequent act was fighting and/or holding and catching with the cheliped, following by the use of antennae. Female’s aggressiveness can reach high levels, overcoming sometimes the aggressiveness observed in males. To evaluate the displacement and activity of A. manuinflata in natural environment adult males in intermolt stage were monitored at every three hours during nine days through radio-telemetry technique. The aeglids showed a significantly greater displacement toward upstream and had the highest displacement activity on dark photophase; the locomotor activity was not constant, it was observed that the animals spent one or more days without any displacement. Individuals showed specific occupation of different types of substrate. These studies bring novel information concerning aggressive behavior of aeglids which is similar to the behavior observed in other decapods with developed chelipeds, although several peculiarities were noticed. Besides, the results from the radio-telemetry study provided more important information for conservation studies of species, demonstrating the importance of maintenance of natural environment for these animals.

O trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos de cargas animais de 240 e 320 kg PV/ha em campo nativo (T1 e T2, respectivamente), de 400 kg PV/ha em pastagem melhorada com azevém (Lolium multiflorum L.) por 80 dias pós-parto e, após, carga animal igual a T2 em campo nativo (T3), e do desmame dos terneiros aos 100 dias (DP) ou aos 180 dias (DC) de idade sobre o desempenho reprodutivo de vacas de corte primíparas Hereford e Braford, e sobre o desenvolvimento de seus terneiros. A taxa de prenhez (TP) não foi influenciada (P>0,05) pelos tratamentos (T1 = 93,8%; T2= 90,6%; T3= 100%), nem pela idade de desmame (DP= 97,8%; DC= 91,3%). Houve efeito significativo dos tratamentos (P<0,05) sobre a TP aos 21 dias (T1= 15,6%; T2= 0,0%; T3= 17,9%) e aos 42 dias (T1= 46,9%; T2= 37,5%; T3= 71,4%) após iniciada a estação de acasalamento. O intervalo entre partos (IEP) e o intervalo parto-concepção (IPC) foram influenciados (P<0,01) pelos tratamentos. O IEP e o IPC para T1, T2 e T3 foram 390,9; 399,0 e 386,8 dias e 105,9; 114,0 e 101,8 dias, respectivamente Terneiros filhos de vacas Braford no T2 foram mais pesados ao desmame (P<0,05) do que terneiros filhos de vacas da mesma raça no T1 e filhos de vacas Hereford no T2. Os terneiros do DP tiveram pesos ajustados aos 180 dias menores (P<0,01) do que os do DC (174,6 kg vs. 197,2 kg, respectivamente). Não houve efeito (P>0,05) dos tratamentos, nem da idade de desmame sobre o peso dos terneiros aos 365 dias de idade. Os novilhos do DP tiveram pesos de abate e de carcaça, aos 14 meses, inferiores (P<0,01) aos novilhos do DC. Entretanto, o ganho de peso e o rendimento de carcaça dos novilhos do DP foram superiores (P<0,01) aos novilhos do DC. Não houve efeito (P>0,05) da idade de desmame sobre a espessura de gordura subcutânea. / The experiment was conducted to evaluate the effects of stocking rates of 240 and 320 kg LW/ha on natural pasture (T1 and T2, respectively), of 400 kg LW/ha on improved pasture with ryegrass (Lolium multiflorum L.), during 80 days postpartum and, after, the same stocking rate of T2 on natural pasture (T3), and the effects of weaning calves at 100 (EW) or 180 (NW) days of age on the reproductive performance of primiparous beef Hereford and Braford cows and growth of their calves. The pregnancy rate (PR) was not affected (P>0,05) by treatments (T1 = 93,8%; T2= 90,6%; T3= 100%), neither by the weaning age (DP= 97,8%; DC= 91,3%). Significant effect (P<0,05) was detected on the PR at first 21 days (T1= 15,6%; T2= 0,0%; T3= 17,9%) and 42 days (T1= 46,9%; T2= 37,5%; T3= 71,4%) of the mating season. The calving interval (CI) and the calving-conception interval (CCI) were affected (P<0,01) by the treatments. The CI and the CCI for T1, T2 and T3 were 390,9; 399,0 and 386,8 days and 105,9; 114,0 e 101,8 days, respectively. Calves born of Braford cows on T2 had higher weaning weights (P<0,05) than the calves born of cows of the same breed on T2 and Hereford cows on T2. Calves of EW had adjusted weights at 180 days lower (P<0,01) than the calves of NW (174,6 kg vs. 197,2 kg, respectively). The treatments and the weaning age did not affetc (P>0,05) the weight of calves at 365 days of age. The steers of EW had carcass and slaughter weights, at 14 months, lower (P<0,01) than the steers of NW. However, the average daily gain and the dressing percentage of the steers of EW were higher (P<0,01) than the steers of NW. Weaning age did not affect (P>0,05) the subcutaneous fat thickness.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-31 / O aumento da neurotrasmissão dopaminérgica tem sido ligado à euforia produzida pela cocaína. Estudos pré-clínicos demonstraram que a modificação da composição de ácidos gráxos poli-insadurados (PUFAs) na dieta pode influenciar o nível de neurotransmissão. O objetivo do estudo foi verificar se a administração de PUFAs provoca alteração na preferência condicionada por lugar por cocaína, correlacionando os dados comportamentais com os níveis plasmáticos de PUFAs. Foram utilizados 5 grupos de camundongos c57BI/6J suplementados com óleo de linhaça ou solução controle por 19 dias e condicionados com cocaína, embora tenham sido observadas alerações significativas dos níveis de ácido eicosapentaenóico (EPA) e ácido linoléico entre os grupos. Doses maiores de PUFAS são necessárias para que ocorra mudança no nível plasmático de EPA em camundongos condicionados com cocaína. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

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