O escorpião amarelo Tityus serrulatus (Ts) é considerado a espécie mais perigosa do Brasil, e muitas das toxinas de sua peçonha já foram isoladas e caracterizadas. No entanto, as frações XIIA e XIIB, obtidas da cromatografia de troca iônica da peçonha de Ts, possuem várias toxinas de baixa massa molecular ainda não caracterizadas. Através da combinação de técnicas de RP-FPLC em colunas C8 e C18, espectrometria de massas e/ou sequenciamento amino-terminal, foi possível isolar e identificar os componentes destas frações, bem como realizar as caracterizações estrutural, por RMN, e eletrofisiológica, por Two Microelectrode Voltage Clamp, de algumas neurotoxinas isoladas. Foram escolhidas três toxinas de interesse: Ts11, Ts9 e Ts1-G. Nossos resultados mostram que a Ts11 foi capaz de bloquear canais para potássio dependentes de voltagem (Kv): Kv1.2, Kv1.3, Kv4.2, Kv10.1, hERG, e Shaker IR, bloqueando em 25%, 27%, 25%, 15%, 12%, e 10% as correntes de potássio, respectivamente. A Ts11 possui uma estrutura única (estrutura obtida por RMN): ICK scaffold sem os elementos de estrutura secundária (alfa-hélice ou fita-beta). Esta estrutura diferenciada, somada à atividade biológica caracterizada neste estudo, evidencia uma nova subfamília de KTxs, a qual foi denominada como ?-KTx, sendo a Ts11 o primeiro membro desta subfamília: ?-KTx1.1. A caracterização funcional da Ts9 mostra que a mesma não apresenta atividade bloqueadora sobre os canais Kv testados (Kv1.1; Kv1.2; Kv1.3; Kv1.4; Kv1.5; Kv1.6; Kv2.1; Kv3.1; Kv4.2; Kv7.2; Kv10.1 hERG e Shaker IR), na concentração de 100 nM. Apesar da Ts9 não ter bloqueado os canais testados, ela apresenta estrutura e resíduoschave que sugerem sua ação em Kvs e estudo anteriormente publicado mostra que ela é um potente ligante de canais para potássio ativados por cálcio de baixa condutância (SK). Também foi conduzido um estudo comparativo entre a Ts1e sua isoforma precursora Ts1-G nos canais para sódio dependentes de voltagem Nav1.1 - 1.8 e DmNav1, a fim de analisar a importância da amidação C-terminal. A Ts1 madura possui região C-terminal amidada, enquanto que sua isoforma Ts1-G não é amidada, pois apresenta uma Gly na região Cterminal (última etapa de transformação pós-traducional, anterior a ação da enzima ?- amidante). A Ts1-G não apresentou ação nos canais (Nav) na concentração testada (100 nM), enquanto que a Ts1 (100 nM) age como ?- toxina, reduzindo o limiar de excitação dos canais Nav e/ou reduzindo as correntes de sódio, evidenciando que a amidação C-terminal é importante para a atividade biológica da toxina madura. Adicionalmente, nas análises por MALDI/TOF das frações XIIA e XIIB, foram encontrados 45 componentes cujas massas moleculares não correspondem a de toxinas já isoladas, abrindo perspectivas para a identificação de moléculas com potencial uso biotecnológico, visto que toxinas com ação em canais iônicos podem ser ferramentas valiosas para a elucidação das características farmacológicas, fisiológicas e estruturais dos seus alvos. / The yellow scorpion Tityus serrulatus (Ts) is considered the most dangerous species of Brazil, and several toxins present in its venom have been already isolated and characterized. However, fractions XIIA and XIIB obtained from ion exchange chromatography of Ts crude venom, presented many low molecular weight toxins which have not been characterized yet. Through a combination of RP-FPLC technique using C8 and C18 columns, mass spectrometry and / or amino terminal sequencing, it was possible to isolate and identify the components of these fractions, as well as perform structural characterization thru NMR and electrophysiological characterization using Two Microelectrode Voltage Clamp, of some of the neurotoxins isolated. It was choosen three toxins of interest: Ts11, Ts9 and Ts1-G. Our results show that Ts11 was able to block voltage gated potassium channels (Kv): Kv1.2, Kv1.3, Kv4.2, Kv10.1, hERG, and Shaker IR, blocking 25%, 27%, 25% 15%, 12% and 10% of the potassium currents, respectively. Ts11 has an unique structure (structure obtained thru NRM technique): ICK scaffold without the elements of secondary structure (alpha helix or beta-sheet). Additionaly, the differentiated structure and functional characterization, Ts11 shows us an evidence of a new subfamily of toxins, which was named as ?-KTX, and therefore, Ts11 is the first member of this subfamily: ?-KTx1.1. The functional characterization of Ts9 shows that it has no blocking activity on the tested Kv channels (Kv1.1, Kv1.2, Kv1.3, Kv1.4, Kv1.5, Kv1.6, Kv2.1, Kv3.1 , Kv4.2, Kv7.2, Kv10.1, hERG and Shaker IR) at a concentration of 100 nM. Despite the Ts9 have not blocked the tested channels, it presents structure and key-amino acid residues that suggest its action on Kvs and previously published study shows that it is a potent ligant for slow conductance calciumactivated potassium channels (SK). It was also conducted a comparative electrophysiological study between the Ts1and its precursor isoform Ts1-G on voltage gated sodium channels, in order to evaluate the importance of the C-terminal amidation. The mature Ts1 has amidated C-terminal region, whereas Ts1-G isoform is not amidated, and therefore has a Gly at the Cterminal region (last step of post-translational modification, before the action of the enzyme ?-amidante). The Ts1-G showed no action on Nav channels at the concentration tested (100 nM), whereas Ts1 (100 nM) acts as ?-toxin, lowering the excitation threshold of Nav channels and/or reducing sodium currents, evidencing that the C-terminal amidation is important for the biological activity of the mature toxin. Additionally, the analyses by MALDI/TOF of the fractions XIIA and XIIB showed several molecules whose molar masses do not match the toxins already identified, opening prospects for the identification of new molecules with potential biotechnological use, considering that toxins that act on ion channels can be valuable tools for the elucidation of pharmacological, physiological and structural characteristics of their targets.

A ocorrência de status epileticus (SE) desencadeia algumas alterações no sistema nervoso central. O giro denteado (GD) do hipocampo sofre com modificações na expressão gênica dos canais iônicos das células granulares (CGs) e essas células sofrem alterações morfológicas. Essas alterações se manifestam com o brotamento de fibras musgosas, redução no número de espinhas dendríticas, encurtamento e estreitamento da arborização dendrítica. As modificações na expressão gênica dos canais iônicos afetam suas densidades máximas de condutância. Este estudo utilizou 40 modelos computacionais realistas para simular alterações nas condutâncias de canais iônicos e seus efeitos sobre dois grupos de CGs do GD. Os modelos foram construídos com base em reconstruções tridimensionais de 20 CGS com morfologia alterada após SE induzido por pilocarpina (CG-PILO) e 20 de morfologia normal (CG-controle). Foram dotados dos canais iônicos de sódio rápido (Na), canal de potássio de retificação tardia rápido (fKdr), canal de potássio de retificação tardia lento (fKdr), canal de potássio de tipo A (KA), canal de potássio dependente de cálcio e de voltagem de alta condutância (BK), canal de potássio dependente de cálcio de baixa condutância (SK) e canais de cálcio dos tipos T, N e L. As simulações foram realizadas no software Neuron. Foram realizados test t para detectar se ocorre diferenças significativas entre os grupos CG-controle e CG-PILO As alterações nas densidades máximas de condutância provocaram mudanças nos parâmetros de excitabilidade dos grupos CG-PILO e CG- controle, alterando valores de frequência de disparos, reobase e cronaxia. Os grupos apresentam respostas significativamente diferentes para as médias de reobase para a maioria dos valores de densidade máxima de condutância,, porém para cronaxia a maioria dos grupo não apresentou diferenças significativas. O grupo CG-controle apresentou médias maiores de frequência de disparos que o CG-PILO e o grupo CG-PILO apresentou valores de reobase maior para as alterações de densidade de condutância da maioria dos canais, sendo essas diferenças significativas. / The occurrence of status epilepticus (SE) triggers some changes in the central nervous system. The dentate gyrus (DG) of the hippocampus suffers from changes in gene expression of ion channels of granule cells (GCs) and these cells undergo morphological changes. These changes manifest themselves with mossy fiber sprouting, reduction in the number of dendritic spines, shortening and narrowing of dendritic branching. Changes in gene expression of ion channels affect their maximum densities of conductance. This study used 40 realistic computer models to simulate changes in conductance of ion channels and its effect on two groups of CGs of the GD. The models were built based on three-dimensional reconstructions of 20 CGS with morphology changed after pilocarpine-induced SE (CG-PILO) and 20 normal morphology (CG-control). The models were equipped with the ion channels of fast sodium (Na), fast delayed rectifying potassium channel (fKDR), slow delayed rectifying potassium channel (fKdr), potassium channel type A (KA), potassium channel dependent calcium and high voltage conductance (BK), potassium channel dependent calcium low conductance (SK) and the calcium channel types T, N and L. The simulations were performed at Neuron software.T tests were performed to p-values <0.05 for detecting significant differences between the GC-control group and GC-PILO. Changes in maximum densities conductance caused changes in excitability parameters CG-PILO and GC- control groups, by changing frequency values of spikes, rheobase and chronaxie. The groups have significantly different responses to the averages for the most rheobase maximum density values of conductance, but these differences were shortly found for chronaxie values. The CG-control group had higher average frequency of spikes than the CG-PILO group. The CG-PILO group had rheobase values higher for conductance density changes the most channels. These differences are significant.

Orientador: Iscia Teresinha Lopes Cendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T06:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonsales_MarinaCoelho_D.pdf: 5961380 bytes, checksum: 501b9df1659eb15a6a8545ae0943d967 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As epilepsias são distúrbios cerebrais caracterizados por uma predisposição persistente para a geração de crises epilépticas, que são interrupções transitórias no funcionamento normal do sistema nervoso. Acredita-se que a maioria das epilepsias relacionadas com idade de inicio precoce possui etiologia presumivelmente genética. Sendo assim, elas representam um grupo para o qual o uso de testes genéticos seria potencialmente benéfico. Os objetivos principais deste trabalho foram: a caracterização das bases moleculares de diferentes formas de epilepsia da infância e da adolescência e a avaliação do potencial dos genes candidatos estudados para a utilização em testes genéticos para fins clínicos. A estratégia empregada foi à triagem de mutações nos seguintes genes: SCN1A, em pacientes com síndromes de Dravet e de Doose; SCL2A1 em pacientes com síndrome de Doose e epilepsias idiopáticas generalizadas (EIGs), especialmente a epilepsia mioclonica juvenil (EMJ); e EFHC1 e GABRA1, em pacientes com EMJ e outras formas comuns de EIGs. A triagem de mutações foi realizada por sequenciamento automático pela técnica de Sanger. As alterações potencialmente deletérias foram investigadas em um grupo controle composto por 100 indivíduos sem epilepsia. O potencial deletério das substituições que resultam em troca do resíduo de aminoácido na proteína codificada foi estimado utilizando-se diferentes algoritmos de predição. As mutações previamente descritas na literatura foram compiladas e analisadas quanto a sua provável localização na proteína e predição de efeito deletério. Analises por Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) foram realizadas para a detecção de variações no numero de copias de SCN1A. A analise de mutações no gene SCN1A revelou alterações potencialmente deletérias em 81% dos pacientes com síndrome de Dravet, e em apenas um paciente com síndrome de Doose. Esses dados, juntamente com os resultados das analises de compilação das mutações descritas na literatura, sugerem que o teste genético em SCN1A para fins clínicos seria altamente recomendável em indivíduos com síndrome de Dravet, mas não para os com síndrome de Doose típica. O gene SLC21A não parece estar envolvido na etiologia da síndrome de Doose e das EIGs em nossa casuística. A frequencia de alterações potencialmente deletérias no gene EFHC1 em indivíduos com EMJ foi relativamente baixa, sugerindo que esse gene não seja o principal causador dessa epilepsia, embora possa ser um fator de predisposição. Por fim, o gene GABRA1 não parece conferir predisposição para as EIGs comuns em nossa casuística / Abstract: Epilepsy is a brain disorder characterized by a long lasting predisposition to generate epileptic seizures, which are transient interruptions of normal brain function. Most epilepsies with early onset presumably have a genetic etiology. Thus, they represent a group for which the use of genetic testing would be potentially beneficial. The main goals of this study were to characterize the molecular basis of different forms of epilepsy in childhood and adolescence and to evaluate the potential clinical use of genetic testing in the context of these disorders. To achieve these goals we searched for mutations in the following genes: SCN1A in patients with Dravet and Doose syndromes; SLC2A1 in patients with Doose syndrome and idiopathic generalized epilepsies (IGEs), particularly juvenile myoclonic epilepsy (JME); and EFHC1 and GABRA1 in patients with JME and other common forms of IGEs. Mutation screening was performed by automated Sanger sequencing using capillary electrophoresis. Potentially deleterious nucleotide changes found were subsequently investigated in a control group of 100 individuals without epilepsy. In addition, the deleterious potential of amino acid changes identified was estimated using different prediction algorithms. Mutations previously described in the literature were compiled and analyzed regarding their putative location on the protein and predicted deleterious effect. Furthermore, Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) analyzes were performed to detect the presence of copy number variations in SCN1A. Our results showed potentially deleterious variants in SCN1A in 81% of patients with Dravet syndrome, but only in one patient with Doose syndrome. These data, along with the results of the compilation of mutations reported in the literature suggest that genetic testing for SCN1A is clinically relevant in Dravet syndrome, but not in typical Doose syndrome. SLC21A does not seem to be involved in the etiology of Doose syndrome and EIGs in our cohort. The frequency of potentially deleterious changes in EFHC1 in individuals with JME was relatively low, suggesting that this gene is not the main cause of this form of epilepsy, although it may be a predisposing factor. Lastly, GABRA1 does not seem to confer predisposition to common EIGs in our cohort / Doutorado / Fisiopatologia Médica / Doutora em Ciências

Orientadores: Carlos Amilcar Parada, Helder José Ceragioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:58:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_PriscilaAmaral_M.pdf: 1496649 bytes, checksum: a3c769ea7d0b4a3fe45913f836d3615c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nanopartículas são estruturas com dimensões nanométricas que vem demonstrando um potencial para várias aplicações, inclusive na área biológica. De acordo com o seu processo de síntese e crescimento estas partículas podem possuir propriedades magnéticas com maior ou menor magnitude. O objetivo deste trabalho foi avaliar se a administração no espaço sub-aracnóide da medula espinal, de nanopartículas magnéticas altera o limiar de resposta a estímulos mecânicos aplicados em patas de ratos. As nanopartículas de carbono (nanotubos ou nanofibras) foram caracterizadas através do espectro de Raman e o seu comportamento magnético caracterizado pelo ferromagnetismo foi avaliado através da curva de histerese. As nanopartículas foram administradas via intratecal em ratos Wistar machos levemente anestesiados com Isoflorano. A resposta comportamental ao estímulo mecânico foi avaliada por um analgesímetro eletrônico (Von Frey eletrônico) que mede o limiar mecânico de retirada da pata (nocicepção mecânica). As nanopartículas foram classificadas de acordo com o comportamento magnético em: alto magnetismo e baixo magnetismo. A administração de nanopartículas (5, 20 ou 80 ?g) com alto magnetismo, mas não com baixo magnetismo, diminuiu o limiar mecânico de retirada da pata, quando comparada com a administração do seu solvente propilenoglicol (20?L). A diminuição do limiar mecânico foi observada nos tempos de 15, 30 e 60 minutos após a administração de 20?g de nanopartículas com alto magnetismo, sendo que após este período as respostas retornaram aos seus limiares basais. Por outro lado, a administração intraplantar das nanopartículas não alterou o limiar mecânico quando comparados com as respostas basais. Portanto, a administração na medula espinal, mas não no tecido periférico, de nanopartículas com alto magnetismo diminuiu o limiar mecânico. Em conclusão, os dados deste trabalho sugerem que a transmissão neuronal na medula espinal envolve uma atividade eletromagnética / Abstract: Nanoparticles are structures with nanometer dimensions that are emerging to various applications, including that one involved in biological area. According to their synthesis and growth techniques these particles can have magnetic properties with greater or lesser magnitude. The objective of this study was to evaluate whether the magnetic nanoparticles administration in the subarachnoid space of the spinal cord induces changes in the mechanical nociceptive threshold in rats hind-paw. The carbon nanoparticles (nanotubes or nanofibers) were characterized by Raman spectrum and their magnetic characterized by the ferromagnetism behavior was evaluated by the hysteresis curve. The nanoparticles were intrathecally administered in Wistar rats lightly anesthetized with Isoflorano. The behavioral response to mechanical stimulation was assessed by an electronic analgesimeter (electronic Von Frey) that measures the withdrawal mechanical threshold (mechanical nociception). The nanoparticles were classified according to their magnetic behavior in: high magnetism and low magnetism. The administration (5, 20 or 80 ?g) of high magnetism nanoparticles, but not of low magnetism nanoparticles, decreased the mechanical withdrawal threshold of the hind-paw, when compared with the administration of propylene glycol (20 ?L). Decreasing in mechanical withdrawal threshold was observed at 15, 30 and 60 minutes after administration of 20?g of high magnetism nanoparticles. After this period, the mechanical withdrawal thresholds returned to their normal baseline. In contrast, intraplantar administration of the nanoparticles did not alter the mechanical withdrawal threshold. Therefore, administration of high magnetic nanoparticles in the spinal cord, but not in peripheral tissue, decreases the mechanical withdrawal threshold. In conclusion, our data suggest that neuronal transmission in the spinal cord involves an electromagnetic activity / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Polyamines (putrescine, spermidine and spermine) are important endogenous regulators of ion channels, such as vanilloid (TRPV1), glutamatergic (NMDA or AMPA/kainate) and acid-sensitive (ASIC) receptors. In the present study, it was investigated the possible nociceptive effect induced by polyamines and the mechanisms involved in this nociception in vivo and in vitro. The subcutaneous (s.c.) injection of capsaicin, spermine, spermidine or putrescine produced nociception with ED50 of 0.16 (0.07-0.39) nmol/paw, 0.4 (0.2-0.7) μmol/paw, 0.3 (0.1-0.9) μmol/paw and 3.2 (0.9-11.5) μmol/paw, respectively. The antagonists of NMDA (MK801, 1 nmol/paw), AMPA/kainate (DNQX, 1 nmol/paw) or ASIC receptors (amiloride, 100 nmol/paw) failed to reduce the spermine-trigged nociception. However, the TRPV1 antagonists capsazepine or SB366791 (1 nmol/paw) reduced spermine-induced nociception, with inhibition of 81±10 and 68±9%, respectively. The previous desensitization with resiniferatoxin (RTX) largely reduced the spermine-induced nociception and TRPV1 expression in the sciatic nerve, with reductions of 82±9% and 67±11%, respectively. Furthermore, the combination of spermine (100 nmol/paw) and RTX (0.005 fmol/paw), in doses which alone were not capable of inducing nociception, produced nociceptive behaviors. Moreover, different concentrations of spermine (3-300 μM) enhanced the specific binding of [3H]-RTX to TRPV1 receptor. Altogether, polyamines produce spontaneous nociceptive effect through the stimulation of TRPV1, but not of ionotropic glutamate or ASIC receptors. / As poliaminas (putrescina, espermidina e espermina) são importantes reguladores endógenos de canais iônicos como o receptor vaniloide (TRPV1), os receptores glutamatérgicos (NMDA ou AMPA/cainato) e o canal iônico sensível ao ácido (ASIC). No presente estudo, investigou-se o possível efeito nociceptivo induzido por poliaminas e o mecanismo envolvido nesta nocicepção in vivo e in vitro. A injeção subcutânea (s.c.) de capsaicina, espermina, espermidina e putrescina produziram nocicepção com DE50 de 0,16 (0,07-0,39) nmol/pata, 0,4 (0,2-0,7) μmol/pata, 0,3 (0,1-0,9) μmol/pata e 3,2 (0,9-11,5) μmol/pata, respectivamente. Os antagonistas dos receptores NMDA (MK801, 1 nmol/pata), AMPA/cainato (DNQX, 1 nmol/pata) ou ASIC (amiloride, 100 nmol/pata) não reduziram a nocicepção induzida por espermina. Porém, os antagonistas do receptor TRPV1 capsazepina (1 nmol/pata) e SB366791 (10 nmol/pata) reduziram a nocicepção induzida por espermina, com inibições de 81±10 e 68±9%, respectivamente. A dessensibilização prévia com resiniferatoxina (RTX) reduziu a nocicepção induzida por espermina e a expressão de TRPV1 no nervo ciático, com reduções de 82±9% e 67±11%, respectivamente. Além disso, a combinação de espermina (1 nmol/pata) e RTX (0,005 fmol/pata), em doses que separadamente não são eficientes em induzir nocicepção, produziu comportamento nociceptivo. Finalmente, diferentes concentrações de espermina (3-300 μM) aumentaram a ligação específica de [3H]-RTX ao receptor TRPV1. Assim, os resultados demonstram que poliaminas produzem efeito nociceptivo espontâneo através da estimulação de receptor TRPV1, mas não de receptores glutamatérgicos ionotrópicos ou canal iônico sensível a ácido.

Orientador: Elso Drigo Filho / Banca: João Ruggiero Neto / Banca: Mario José de Oliveira / Banca: Nelson Augusto Alves / Banca: Waldemar Donizete Bastos / Resumo: Este trabalho versa sobre o emprego da equação de Fokker-Planck (EFP) na descrição da difusão através de canais iônicos presentes na estrutura celular. Os canais possuem grande importância para o funcionamento celular por promoverem o equilíbrio químico entre o meio interno e externo da célula. Este controle do equilíbrio químico é diretamente relacionado à sua capacidade de abertura e fechamento (gating) e seletividade. Inicialmente fazemos uma breve apresentação da equação de Fokker- Planck mostrando sua relação com a equação de Langevin e os métodos de solução para diferentes modelos. Dentre os modelos mencionados focamos a adoção de diferentes dependências temporais no termo referente ao drift e no coeficiente de difusão. Para estes casos as soluções foram obtidas por meio de um ansatz. Em seguida, buscamos associar estes modelos matemáticos de EFP com a difusão através de canais iônicos, mas desconsiderando o gating. Esta associação é feita através da descrição da mudança de potencial na membrana plasmática quando íons fluem entre o meio interno e externo da célula. Outro aspecto abordado em um dos modelos foi descrever a difusão quando há o fechamento do canal com o tempo. O resultado obtido para este exemplo foi comparado a dados da literatura. Por fim, apresentamos uma breve discussão sobre a equação de Fokker-Planck em um sistema de coordenadas cilíndricas / Abstract: This work focus on the use of the Fokker-Planck equation (FPE) to describe the diffusion through ionic channels located in the cell membrane. The channels are responsible by the control of the ionic chemical equilibrium between the internal and external cell environment. The regulation of the chemical equilibrium is related to its capacity of opening and closing (gating) and its selectivity. Initially, we brief by present of the Fokker-Planck equation, where we show its relation with the Langevin equation and the methods of solution to different models. Among the models mentioned, we focus on adoption of different temporal dependence in the drift term and diffusion coefficient. The solutions for these cases are obtained by an ansatz that satisfies the boundary conditions of the models. We associate these mathematic models of FPE with diffusion through ionic channels without consider the gating process. This association is done describing the change of the membrane potential when there is diffusion of ions between the inside and outside of the cell. Another aspect described by one of the models is the diffusion when there is the closing of the channel with the time. The result obtained for this case is compared with results from the literature. Finally, we present a brief discussion of the Fokker-Planck equation in a cylindrical coordinate system / Doutor

O sistema colinérgico possui papel importante na modulação dos processos de aprendizagem e memória. Nesse trabalho, avaliamos a evocação da memória de ratos de 3, 6, 12, 18 e 22 meses em esquiva inibitória e, também, analisamos a densidade dos receptores nicotínicos a7 e da subunidade b2 no hipocampo, além de enzimas colinérgicas, a colina acetiltransferase e a acetilcolinesterase. Os grupos com 18 e 22 meses apresentaram uma redução na evocação da memória de longa duração (MLD) e um aumento na densidade de receptores a7 nas piramidais de CA3 e nas células de PoDG, este apenas em 22 meses. Em contrapartida, os demais marcadores colinérgicos estavam inalterados nas diferentes idades. Assim, a redução na evocação da MLD dos animais de 18 e 22 meses acompanhada do aumento na densidade de receptores a7 pode ser caracterizada como: 1) estratégia adaptativa do envelhecimento (plasticidade colinérgica em neurônios glutamatérgicos) ou 2) modulação nos interneurônios GABAérgicos desencadeando, assim, um bloqueio no processamento da informação e o declínio da memória. / The cholinergic system plays an important role in modulating learning and memory. In this work, we evaluated the memory recall of 3, 6, 12, 18 and 22 months old rats in passive avoidance apparatus and we also evaluated, in the hippocampus, the density of a7 nicotinic receptors, b2 subunit receptor, choline acetiltransferase (ChAT) and acetilcholinesterase (AChE). The 18 and 22 months old showed a deficit in long-term memory (LTM) and an increase in a7 density in CA 3 pyramidals cells (py CA3) and polymorphic cells of Dentate Gyrus (PoDG).On the other hand, the other cholinergic markers were unchanged with aging. Thus, the deficit in LTM observed in 18 and 22 months combined with the increased a7 receptors in PoDG and py CA 3 in the hippocampus could be explained by: 1) as an adaptative strategy of aging (cholinergic plasticity in glutamatergic neurons) or 2) as a modulation in GABA interneurons triggering inhibition in the memory evocation.

Introdução: As extrassístoles ventriculares e supraventriculares (EV e ESSV) são frequentes e muitas vezes sintomáticas. O íon magnésio (Mg) desempenha um papel importante na fisiologia do potencial de ação transmembrana celular e do ritmo cardíaco. Objetivo: Avaliar se a administração do Pidolato de Magnésio (PMg) em pacientes com EV e ESSV é superior ao placebo (P) na melhora dos sintomas e densidade das extrassístoles(DES). Métodos: Estudo duplo-cego, randomizado, com 90 pacientes sintomáticos consecutivos, com mais de 240/EV ou ESSV ao Holter de 24 horas e selecionados para receber P ou PMg. Para avaliar a melhora da sintomatologia, foi feito um questionário categórico e específico de sintomas relacionado às extrassístoles. Foi considerada significante uma redução de mais de 70% na DES por hora após o tratamento. A dose do PMg foi de 3,0g/dia por 30 dias, equivalente a 260mg do elemento Mg. Nenhum paciente tinha cardiopatia estrutural ou insuficiência renal. Resultados: Dos 90 pacientes estudados, 49 eram do sexo feminino (54,4%). A faixa etária variou de 16 a 70 anos. No grupo PMg, 77,8% dos pacientes tiveram redução maior que 70%, 6,7% deles entre 50% a 70% e, somente 13,3% dos pacientes com redução menor que 50% na DES . No grupo P, 44,4% dos pacientes tiveram melhora de apenas 30% na frequência de extrassístoles (p<0,001). A melhora dos sintomas foi alcançada em 91,1% dos pacientes do grupo PMg, comparada com somente 15,6% do grupo P(p<0,001). Conclusão: A suplementação de Mg por via oral reduziu a DES, resultando em melhora dos sintomas. Estudos clínicos e moleculares são necessários para avaliar o Mg intracelular e orientar quanto às necessidades diárias deste íon, evidenciar as prováveis deficiências e esclarecer melhor como prevenir e tratar pacientes com extrassístoles sintomáticas e sem cardiopatia estrutural. / Introduction: Premature ventricular and supraventricular complexes (PVC and PsVC) are frequent and often symptomatic. The magnesium (Mg) ion plays a role in the physiology of cell membranes and cardiac rhythm. Objective: We evaluated whether the administration of Mg Pidolate (MgP) in patients with PVC and PsVC is superior to placebo (P) in improving symptoms and arrhythmia frequency. Methods: Randomized double-blind study with 90 consecutive symptomatic patients with more than 240 PVC or PsVC on 24-hour Holter monitoring who were selected to receive placebo or MgP. To evaluate symptom improvement, a categorical and a specific questionnaire for symptoms related to PVC and PsVC was made. Improvement in premature complex density (PCD) per hour was considered significant if percentage reduction was >=70% after treatment. The dose of MgP was 3.0 g/day for 30 days, equivalent to 260mg of Mg element. None of the patients had structural heart disease or renal failure. Results: Of the 90 patients, 49 were female (54,4%). Ages ranged from 16 to 70 years old. In the MgP group, 77.8% of patients had a PCD reduction >70%, 6,7% of them from 50% to 70%, and only 13.3% <50%. In the P group, 44,4% showed slight improvement, <30%, in the premature complexes frequency (p<0.001). Symptom improvement was achieved in 91.1% of patients in the MgP group, compared with only 15.6% in the P group (p<0.001). Conclusions: Oral Mg supplementation decreases PCD, resulting in symptom improvement. Clinical and molecular studies are needed to evaluate intracellular Mg and develop better targets for the daily needs of this ion, show probable deficiencies, and explain how to prevent and better treat patients with symptomatic premature ventricular, and supraventricular complexes and no apparent heart disease.

Os efeitos inibitórios do eugenol (EUG) em canais para Na+ ativados por voltagem (NaV) mostrados anteriormente não são totalmente compatíveis com nossos resultados. Nós estudamos os efeitos do EUG em correntes macroscópicas de Na+ e os comparamos aos da lidocaína, um anestésico local, para referência. O EUG bloqueou, rápida e reversivelmente, correntes de Na+ mistas (TTX-S+TTX-R) assim como as correntes de Na+ TTX-R. As IC50 para a inibição das correntes mistas e TTX-R pelo EUG foram de 2,28 e 2,27 mmol/L, respectivamente. O bloqueio depende da freqüência de despolarizações. Nas correntes mistas, o EUG desloca a curva de ativação para a direita, a de inativação para a esquerda, não altera a cinética de inativação e retarda a recuperação da inativação, rápida e lenta, dos canais. Nas correntes TTX-R, o efeito é semelhante, exceto na curva de ativação, que não é deslocada. Nós concluímos que o EUG bloqueia os NaV por se ligar a estados conformacionais de repouso e inativados, rápido e lento. Os efeitos são semelhantes, mas não idênticos aos da lidocaína. / The previously described inhibitory effects of eugenol (EUG) on voltage-activated Na+ channels (Nav) are not compatible with our results. We have studied the effects of EUG on macroscopic Na+ currents and compared them to the effects of lidocaine, a local anesthetic. EUG blocked both mixed (TTX-S and TTX-R) and TTX-R Na+ currents in a fast and reversible manner. The values of IC50 for the inhibition of mixed and TTX-R currents were 2.28 and 2.27 mmol/L respectively. The blockade depends on frequency of depolarizing pulses. In mixed currents EUG displaced the activation curve to the right, the inactivation curve to the left, does not alter the inactivation kinetics and retards the recovery from inactivation, fast and slow, of the Na+ channels. In TTX-R currents, EUG effects were similar, except on the activation curve, which was not shifted. In conclusion, EUG blocks Nav by binding to the resting and inactivated conformational states of channels, fast and slow. EUG effects resembles lidocaine ones, but are not identical.

A peçonha de anêmonas do mar é uma fonte conhecida de compostos bioativos, incluindo peptídeos, que atuam em canais voltagem-dependentes. Foram descritos 4 tipos de neurotoxinas de anêmonas do mar, que atuam em canais NaV e 4 tipos que atuam em canais KV. Essas toxinas têm permitido discriminar subtipos de canais voltagem-dependentes, estreitamente relacionados, e constituem poderosas ferramentas para estudar o funcionamento e estrutura desses canais. Neste estudo, foram isolados e caracterizados três peptídeos da fração neurotóxica da anêmona do mar Anthopleura cascaia. Esses peptídeos foram nomeados como AcaIII1425, AcaIII2970 e AcaIII3090, onde Aca faz referência a espécie e os números seguem os resultados obtidos nas etapas de purificação. A peçonha foi extraída por meio de estímulos elétricos e purificada por gel-filtração (Sephadex G-50) e fase reversa por HPLC (C-18). As massas moleculares foram obtidas por meio de MALDI-TOF, apresentando 3337,4 Da para a AcaIII1425, 4881,7 Da para a AcaIII2970 e 4880,5 Da para AcaIII3090. Através da técnica de voltage-clamp, esses peptídeos foram testados em diferentes subtipos de canais NaV e KV expressados em ovócito de Xenopus. As toxinas AcaIII2970 e AcaIII3090 retardam, de maneira seletiva, a inativação rápida dos subtipos rNaV1.3, mNaV1.6 e hNaV1.5, enquanto que as outras isoformas testadas permaneceram inalteradas. É importantemente salientar que, a AcaIII2970 e AcaIII3090 também foram examinadas no canal de inseto DmNaV1, revelando uma clara \"filo-seletividade\" na eficácia da atividade das toxinas. A AcaIII2970 e AcaIII3090 inibem fortemente a inativação do canal NaV de inseto, resultando em um aumento na amplitude do pico da corrente e removendo completamente a inativação rápida. Para quantificarmos essa \"filo-seletividade\", foram construídas curvas da dependência da concentração no retardo da inativação induzida pelas toxinas AcaIII2970 e AcaIII3090 nos canais em que apresentaram maior eficácia. Os IC50 foram obtidos após a plotagem dos dados em uma curva sigmoidal. Para a AcaIII2970, os seguintes valores de IC50 foram obtidos: DmNaV1 = 162,19 ± 11,22 nM, mNaV1.6 = 645,92 ± 18,52 nM, rNaV1.3 = 572,56 ± 44,96 nM. Para a AcaIII3090, os seguintes valores de IC50 foram obtidos: DmNaV1 = 99,03 ± 9,25 nM, mNaV1.6 = 158,30 ± 33,86 nM, rNaV1.3 = 371,60 ± 6,48 nM. A AcaIII1425 atua, bloqueando, de modo seletivo os subtipos rKV1.1, rKV1.6 e rKV4.3, enquanto que as outras isoformas testadas permaneceram inalteradas. Devido à maior especificidade da toxina AcaIII1425 pelos subtipos rKV1.1 e rKV1.6, foram realizados ensaios de bloqueio da corrente do canal em função da concentração da toxina (curva dose-resposta). Os valores de IC50 para os subtipos rKV1.1 e rKV1.6 são de 7642,98 ±1601,65 nM e 241,65 ±4,27 nM, respectivamente. Desta forma, a AcaIII1425 é cerca de 32 vezes mais potente em canais do subtipo rKV1.6 do que em relação aos canais do subtipo rKV1.1. A estrutura primária das toxinas foram determinadas por degradação de Edman. A sequência parcial da AcaIII2970 e AcaIII3090 revelou que estas são similares a toxinas de canal de sódio do tipo1 de anêmonas do mar. A sequência completa da AcaIII1425 não apresenta similaridade com toxinas de anêmonas do mar, mas é similar a toxinas de Conus e aranha que possuem um motivo estrutural conhecido como ICK. Dessa forma, propomos que a AcaIII1425 seja um novo grupo de toxinas de anêmonas do mar que bloqueiam KV. Dado o ineditismo da toxina AcaIII1425, foram feitos experimentos in silico para obtermos um maior refinamento do mecanismo de interação entre a toxina e o canal rKV1.6. Estes experimentos indicaram que diferentes regiões dos canais KV são importantes para a seletividade e potência da toxina, corroborando com as propostas que vem sendo descritas / The venom of sea anemones is a known source of bioactive compounds, including peptides that act on voltage-gated ion channels. Four types of neurotoxins from sea anemones, acting on NaV channels, and four types acting on KV channels, have been reported. These toxins have developed the ability to discriminate closely related subtypes of voltage-gated channels, making them powerful tools to studying the function and structure of these channels. In this study, we isolated and characterized three peptides of the neurotoxic fraction from the venom of the sea anemone Anthopleura cascaia. These peptides were named as AcaIII1425, and AcaIII2970 AcaIII3090, where Aca refers to the species and the following numbers refer to results obtained in the purification steps. The venom was milked by electric shock and purified by molecular exclusion (Sephadex G-50) and reverse phase HPLC (C-18). Their molecular weights are 3337.4 Da to AcaIII1425, 4881.7 Da to AcaIII2970 and 4880.5 Da to AcaIII3090, obtained through a MALDI-TOF. Using the voltage-clamp technique, we have assayed the effects of these peptides on different subtypes of NaV and KV channels expressed in Xenopus oocytes. AcaIII2970 and AcaIII3090 toxins selectively slow down the fast inactivation of rNaV1.3, mNaV1.6 and hNaV1.5 subtypes, while the other mammalian isoforms remained unaffected. Importantly, AcaIII2970 and AcaIII3090 were also examined in insect DmNaV1 channel, revealing a clear phyla-selectivity with regards to the efficacy of the toxin. AcaIII2970 and AcaIII3090 strongly inhibit the inactivation of the insect NaV channel, resulting in an increase in the amplitude of the peak current, and complete removal of the fast and steady-state inactivation. In order to quantify this \"phyla-selectivity\", curves of the concentration dependence of the delayed inactivation induced by AcaIII2970 and AcaIII3090 toxins channels with higher efficacy, were built. After plotting the data on a sigmoidal curve the IC50 values were obtained. For AcaIII2970, the following IC50 values were obtained: DmNaV1 = 162.19 ± 11.22 nM, mNaV1.6 = 645.92 ± 18.52 nM and rNaV1.3 = 572.56 ± 44.96 nM. For AcaIII3090, the following IC50 values were obtained: DmNaV1 = 99.03 ± 9.25 nM, mNaV1.6 = 158.30 ± 33.86 nM and rNaV1.3 = 371.60 ± 6.48 nM. AcaIII1425 acts, selectively, blocking rKV1.1, rKV1.6 and rKV4.3 subtypes, while the others isoforms tested remained unaltered. Due the higher specificity of AcaIII1425 to rKV1.1 and rKV1.6 subtypes, assays were performed to evaluate the blocking channel current versus toxin concentration (dose-response curve). IC50 values for the subtypes rKV1.6 and rKV1.1 are 7642.98 ± 1601.65 nM and 241.65 ± 4.27 nM, respectively. Thus, AcaIII1425 is about 32 times more potent in the rKV1.6 than in the rKV1.1 channel. The primary structure of the toxins was determined by the Edman degradation. The partial sequence of AcaIII2970 and AcaIII3090 revealed that these toxins are similar to the type 1 sodium channel sea anemones neurotoxins. The complete sequence of AcaIII1425 has no similarity with other sea anemone toxins, but is similar to the Conus and spider neurotoxins which have a structural motif known as ICK. Thus, we propose that AcaIII1425 comprises a new group of sea anemones toxins that block KV channels. Given the unprecedented nature of the toxin AcaIII1425, in silico assays were carried out in order to further refining the proposed mechanism underlying the interaction between the toxin and the rKV1.6 channel. The results indicate that, in agreement to what has been proposed elsewhere, different regions of the KV channels are important for the toxin selectivity and potency