Epilepsia é um grupo de desordens neurológicas caracterizada por crises epilépticas recorrentes não provocadas, afligindo 50 milhões de pessoas no mundo. Embora grande parte dos casos possa ser controlada através de medicação um número significativo de pacientes torna-se refratários apesar do tratamento com drogas anticonvulsivantes. Apesar do desenvolvimento bemsucedido de várias novas drogas antiepilépticas, a busca por novas terapias com maior eficácia e tolerabilidade ainda permanece um objetivo importante. O modelo de epilepsia induzido por pilocarpina tem sido amplamente utilizado em roedores para o estudo da patogênese da epilepsia do lobo temporal. Embora estes estudos com modelos animais tenham aumentado nossa compreensão das bases patológicas da epilepsia, os complexos mecanismos epileptogênicas e a geração de crises epilépticas ainda não foram completamente elucidados. Ultimamente, foram desenvolvidos estudos avaliando as características comportamentais de peixe-zebra e peixe-zebra (Danio rerio). Esse vertebrado é um modelo experimental que vem se consolidando em áreas da ciência por ter características bastante atrativas como pequeno custo e espaço requerido para manutenção, homologia genética e anatômica tornando-se de grande valia para uma maior compreensão dos mecanismos envolvidos nas crises epilépticas. A partir disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar e caracterizar comportalmentalmente as crises epilépticas induzidas por pilocarpina em peixezebra adulto. Para isso, os animais foram pré-tratados com uma curva de concentrações de pilocarpina nas doses de 150, 200, 300, 350 e 400 mg/Kg e filmados por 30 minutos. Com a maior dose foi observado um perfil claro de crise tônico-clônica. O uso do anticonvulsivo escopolamina na dose de 1mg/Kg, ip, 30 minutos antes da aplicação de PILO na maior concentração 400mg/Kg mostrou-se capaz de prevenir a crise tônico-clônica induzida pela PILO. A avaliação comportamental pós-crise foi realizada no aparato open-tank três dias após a crise quando os animais foram filmados por 6 minutos. Foram analisados distância percorrida, tempo móvel, tempo no topo e tempo no fundo. Os resultados deste estudo permitiram uma caracterização temporal das manifestações comportamentais das crises epliepticas em peixe-zebra adulto induzidas por diferentes concentrações de pilocarpina. / Epilepsy is a group of neurological disorders characterized by recurrent seizures. It affect about 50 million people worldwide, therefore a public health problem of great importance. While most cases can be controlled through medication, a significant number of patients continue to have seizures despite treatment with anticonvulsant drugs. Despite the successful development of several new antiepileptic drugs, the search for new and more effective therapies and greater tolerability remains an important goal. The pilocarpine model has been extensively used in rodents for the study of neural molecular cascades and mechanisms involved in the pathogenesis of temporal lobe epilepsy. Although studies with animal models have increased our understanding of the pathological bases of epilepsy, the epileptogenic complex mechanisms and the generation of epileptic seizures have not yet been fully elucidated. Lately, studies evaluating behavioral characteristics of zebrafish (Danio rerio) were developed. This vertebrate is an experimental model that has been consolidated in various areas of science for having very attractive features as small cost and space requirements for maintenance, rapid development and life cycle, large offspring, translucent embryos and susceptibility to manipulation and microinjection. Hence, the use of new models becomes of huge value to a greater understanding of the mechanisms involved in this pathology and thus the zebrafish emerges as a complementary alternative for the study of seizures and epilepsy. This study aimed to evaluate and characterize the seizures induced by pilocarpine in adult zebrafish. First, animals were treated with a pilocarpine at different concentrations (150, 200, 300 and 400 mg/kg) and filmed for 30 minutes. Tonic-clonic seizures were observed in the higher dose. When scopolamine, an anticholinergic anticonvulsant, was injected 30 minutes before the higher dose treatment, the pilocarpine-induced seizure was prevented. The post seizure behavioral evaluation was performed in the opentank apparatus three days after injection and filmed for 6 minutes. Measures analyzed in open-tank were distance traveled, moving time and time at the top and in the background. Taken together, our results allowed a temporal characterization of the seizures behavioral manifestations induced by different concentrations of pilocarpine in adult zebrafish.

A menopausa se caracteriza pela diminuição dos níveis plasmáticos de estrógeno em mulheres. Dados na literatura mostram o papel neuroprotetor desse hormônio e sugerem que a privação estrogênica está associada à patogenia de condições neurodegenerativas e ao aparecimento de distúrbios emocionais, como a ansiedade. Neste contexto, é descrito que mulheres pós-menopáusicas são mais vulneráveis a esses distúrbios do que as mulheres jovens. No presente trabalho, avaliamos os efeitos da ovariectomia, um modelo animal de depleção hormonal ovariana, sobre alguns parâmetros bioquímicos e comportamentais em ratas adultas. Inicialmente, investigamos o efeito da ovariectomia sobre alguns parâmetros do metabolismo energético (Na+,K+-ATPase, piruvato quinase e enzimas da cadeia respiratória) em estriado de ratas adultas. Resultados mostraram que a ovariectomia aumenta as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase, succinato desidrogenase e complexo II. Também verificamos o efeito da ovariectomia sobre a atividade da creatina quinase nas frações citosólica e mitocondrial preparadas a partir de hipocampo de ratas. Nossos resultados mostraram que a ovariectomia aumentou significativamente a atividade da creatina quinase citosólica, mas não alterou a atividade da creatina quinase na fração mitocondrial de hipocampo de ratas adultas. Finalmente, investigamos o efeito da ovariectomia sobre o comportamento tipo-ansiedade em ratas adultas. Observamos que o comportamento dos animais na tarefa do labirinto em cruz elevado e no teste da caixa claro-escuro não foi alterado pela ovariectomia. Em conjunto esses resultados podem colaborar, pelo menos em parte, para o entendimento de alguns sintomas relacionados à menopausa. Entretanto, mais estudos serão necessários a fim de elucidar os mecanismos envolvidos na depleção estrogênica. / Menopause is characterized by decreased plasma levels of estrogen in women. Literature data show the neuroprotective role of this hormone and suggest that estrogen deprivation is associated with the pathogenesis of neurodegenerative conditions and with the emergence of emotional disorders such as anxiety. In this context, it is reported that postmenopausal women are more vulnerable to these disorders than younger women. In this study, we evaluated the effects of ovariectomy, an animal model of hormonal depletion on some biochemical and behavioral parameters in female adult rats. Initially, we investigated the effect of ovariectomy on some parameters of energy metabolism (Na+,K+-ATPase, pyruvate kinase and respiratory chain enzymes) in striatum of female adult rats. Results showed that ovariectomy increases the activity of the enzymes Na+,K+-ATPase, succinate dehydrogenase and complex II. We also tested the effect of ovariectomy on the creatine kinase activity in cytosolic and mitochondrial fractions prepared from hippocampus of female rats. Our results showed that ovariectomy significantly increased the activity of cytosolic creatine kinase, but did not alter the activity of creatine kinase in the mitochondrial fraction of hippocampus of female adult rats. Finally, we investigated the effect of ovariectomy on anxiety-like behavior in female adult rats. We observed that the animal behavior in the elevated plus maze task and in light-dark box test was not affected by ovariectomy. Taken together these results may contribute, at least in part, to the understanding of some symptoms related to menopause. However more studies are needed to elucidate the mechanisms involved in estrogen depletion.

O exercício físico regular e/ou maiores níveis de atividade física tem contribuído para a redução do risco de doenças degenerativas e para melhorar a qualidade de vida. Estes benefícios são mais evidentes quando o corpo humano vai se tornando mais vulnerável, seja pelo processo natural de envelhecimento ou pelo acometimento de doenças. Entretanto, a quantidade adequada de exercícios físicos para a saúde e qualidade de vida ainda é muito discutida. Desta forma, o objetivo desta tese foi verificar o efeito da frequência semanal (1, 3 e 7 dias por semana) da corrida em esteira (20 minutos por sessão, intensidade moderada) em ratos durante a fase adulta e no envelhecimento. No primeiro trabalho foi observado um comportamento ansiogênico associado ao envelhecimento. Entretanto, a frequência de 1 dia por semana foi capaz de reverter esse efeito da idade. Todas as frequências de corrida em esteira causaram um aumento na ansiedade nos ratos adultos. Não encontramos nenhuma relação da ansiedade com o imunoconteúdo hipocampal dos receptores de adenosina A1 e A2A. Entretanto, o treinamento em esteira foi capaz de reverter o aumento no imunoconteúdo do A2A mediada pelo envelhecimento, sendo o efeito da corrida realizada 7 dias/semana mais pronunciado. Este efeito sobre o receptor A2A pode estar associado aos aspectos neuroprotetores do exercício físico. No segundo trabalho, observamos que o exercício físico não afetou a memória de curta e longa duração nas tarefas de reconhecimento de objetos e esquiva inibitória nos ratos adultos. Porém, as memórias de curta e longa duração foram prejudicadas pela idade na tarefa de reconhecimento de objetos, mas a corrida em esteira realizada 1 dia/semana reverteu esse efeito. A idade causou uma redução no desempenho da memória de curta duração na tarefa de esquiva inibitória. A corrida realizada 1 dia/semana prejudicou as memórias de curta e longa duração nesta tarefa nos ratos de meia idade. A idade causou um aumento no imunoconteúdo hipocampal de BDNF com uma concomitante redução de seu receptor, TrkB, o que está relacionado com o prejuízo cognitivo associado à idade. Foi encontrado um aumento no precursor do BDNF, pró-BDNF, com o treinamento realizado 7 dias por semana nos animais de meia idade, mas um ligeiro aumento no TrkB no grupo treinado 1 dia/semana poderia explicar a reversão do prejuízo da memória de reconhecimento associada à idade. Nos ratos adultos foi encontrado um aumento do pró-BDNF e do BDNF no grupo treinado 1 dia/semana e uma redução do TrkB em todos os grupos submetidos à corrida em esteira. Apesar destas alterações decorrentes do exercício físico nos ratos adultos não influenciarem no desempenho das tarefas de aprendizagem e memória, a redução do TrkB poderia ter contribuído para que os animais submetidos ao treinamento físico não apresentassem desempenhos cognitivos superiores ao grupo sedentário. Assim sendo, a frequência da corrida em esteira e a idade afetaram as respostas nas tarefas de memória e na adaptação neurotrófica no hipocampo. O trabalho 3 verificou o efeito de praticar exercício físico apenas um dia/semana até à exaustão versus 3 dias/semana em intensidade moderada em ratos adultos. A corrida em esteira causou um comportamento ansiogênico, independente do protocolo de exercício. A corrida realizada 1 dia/semana até a exaustão causou uma redução no comportamento exploratório e locomotor e um prejuízo na memória de reconhecimento. Desta forma, a prática de exercícios físicos apenas um dia/semana até à exaustão altera o comportamento e prejudica a memória. Em conclusão, esta tese mostra a importância do controle da frequência semanal do exercício físico para um melhor entendimento das respostas comportamentais e neuroquímicas mediadas pelo exercício físico crônico em diferentes idades. / Physical exercise is considered an important alternative in reducing the risk of many diseases and improves the quality of life. These benefits are most evident when the body becomes more vulnerable, either through the natural process of aging or in the onset of neurodegenerative disease. However, the amount of exercise for these benefits is unkwon. Thus, the objective of this study was to investigate the effect of treadmill running frequency (1, 3 and 7 days per week), 20 minutes per session at moderate intensity, in adult and middle-aged adults. In the first study, we observed an age-related anxiety. However, the frequency of 1 day/week reversed the age effect. All treadmill running frequencies caused an increase in anxiety-related behavior in adult rats. However, no correlation between anxiety-related behavior and hippocampal adenosine A1 and A2A receptors densities was found. However, treadmill training reversed the age-related increase in the A2A receptor with the more pronounced effect in the treadmill running 7 days/week rats. This effect on the A2A receptor may be associated with neuroprotective aspects of physical exercise. In the second study, treadmill running was not affected the short and long-term memories in the object recognition and inhibitory avoidance tasks in adult rats. The short and long-term memories were affected by aging in the object recognition task, but treadmill running 1 day/week reversed this effect. Age caused a reduction in the performance of short-term memory in inhibitory avoidance task. In middle-aged rats, treadmill running 1 day/week worsened the short and long-term memories in this task. Age caused an increase in the hippocampal BDNF density with a concomitant reduction of its receptor, TrkB, which is correlated with age-related cognitive impairment. In middle-aged rats, an increase in the precursor of BDNF, pro-BDNF, was found in the treadmill running 7 days/week, but a slight increase in TrkB in the treadmill running 1 day/week could explain the reversal of age-related memory recognition impairment. In adult rat, we found an increase in pro- BDNF and BDNF in the treadmill running 1 day/week and a reduction of TrkB in all groups submitted to treadmill running. Despite these changes promoted by physical exercise in the adult rats does not influence the performance in the learning and memory tasks, reduced TrkB could have contributed to the animals submitted to exercise training did not show higher cognitive performance than the sedentary group. Thus, the treadmill running frequency and age affect responses in the memory tasks and in hippocampal neurotrophic adaptations. The third study investigated the effect of physical exercise just 1 day/week to exhaustion versus 3 days/week at moderate intensity in adult rats. The treadmill running caused anxiety-related behavior, independent of exercise protocol. The running 1 day/week to exhaustion caused a reduction in exploratory and locomotor behavior and impairment in recognition memory. Thus, the practice of exercises 1 day/week until exhaust, as seen in so-called "weekend athletes", changes the behavior and impairs memory. In conclusion, this thesis shows the importance to control exercise frequency for a better understanding of its responses in the CNS and behavior according to the age.

Fora o papel de micronutriente essencial à manutenção da fisiologia celular de mamíferos, a vitamina A é utilizada como fármaco no tratamento de patologias que vão desde distúrbios dermatológicos até certas formas de câncer. Embora a utilização de vitamina A na clínica venha sendo considerada segura, trabalhos mostram que a toxicidade exercida pela vitamina A atinge praticamente qualquer tecido, com conseqüências que podem comprometer a qualidade de vida do paciente. Além disso, o consumo inadvertido de vitamina A na forma de ésteres de retinol (palmitato de retinol, acetato de retinol) adicionados a alimentos colabora para a aquisição de mais vitamina A além daquilo recomendado para a vida saudável. Alguns estudos mostram que, a nível cognitivo, a ingestão excessiva de vitamina A pode levar à irritabilidade, distúrbios do sono, distúrbios alimentares, ansiedade, déficits de aprendizado e de memória, depressão e tentativa de suicídio. No entanto, embora estes efeitos sejam alarmantes e, mais preocupante, possam atingir indivíduos que não têm histórico de doença mental na família, não se tem uma clara visão acerca dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento destes males. Então, decidimos investigar, neste trabalho, as conseqüências de uma suplementação com vitamina A na forma de palmitato de retinol nas doses de 1000, 2500, 4500 e 9000 UI/kg.dia-1 por 28 dias sobre os estados redox e bioenergético de regiões cerebrais envolvidas em disfunções neuropsiquiátricas como ansiedade e depressão (substantia nigra, estriado, hipocampo, hipotálamo, córtex frontal, córtex cerebral total e cerebelo) em ratos Wistar machos adultos (3 meses). Ainda, analisamos o imunoconteúdo de α- e β- sinucleínas, bem como o do receptor para produtos terminais de glicação avançada (RAGE) e do receptor dopaminérgico D2. Também avaliamos o efeito da vitamina A sobre a quantidade de fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e o destino celular via ativação das enzimas pró-apoptóticas caspase-3 (via intrínseca) e caspase-8 (via extrínseca). Além destes parâmetros, observamos o comportamento dos animais em campo aberto e em três tarefas diferentes de abordagem de depressão. Encontramos disfunção mitocondrial considerando a cadeia transportadora de elétrons, aumento na quantidade de α-sinucleína e de RAGE, diminuição no nível de receptor D2 e aumento na atividade de caspase-3. A nível comportamental, a suplementação com vitamina A induziu ansiedade, mas não depressão neste modelo experimental. Assim, tais alterações, algumas vezes globais no sistema nervoso central (SNC) dos animais, podem ter um importante papel no desenvolvimento de distúrbio cognitivo, como ansiedade e, provavelmente, possa causar uma facilitação para o estabelecimento de futura neurodegeneração e declínio cognitivo. / In addition to the role of essential micronutrient to the maintenance of mammalian cells physiology, vitamin A has been utilized as an alternative drug during therapy of diseases that vary from dermatological disturbances to some types of cancer. Even thought the clinical utilization of vitamin A has been take as safe, some works demonstrate that the toxicity elicited by vitamin A affects virtually any tissue, leading to decreased life quality. Furthermore, inadvertent intake of vitamin A through vitamin A esters added to food facilitates the acquisition of excessive vitamin A. Some studies have shown that excessive vitamin A intake may induce cognitive decline, including irritability, sleep disturbances, metabolic impairments, anxiety, decreased capacities to learn and memory, depression, and suicide ideation. Nevertheless, even thought the alarming effects seen here and, more concerning, may affect subjects without prior clinical history to mental illness, the mechanisms around the development of such effects are not completely understood. Then, we decided to investigate here the consequences of vitamin A supplementation as retinol palmitate at 1000, 2500, 4500, or 9000 IU/kg.day-1 for 28 days on redox and bioenergetics states in cerebral regions that may be affected during neuropsychiatric dysfunctions, for instance anxiety and depression (substantia nigra, striatum, hippocampus, hypothalamus, frontal cortex, total cerebral cortex, and cerebellum), in adult male Wistar rats (90 days old). Moreover, we analyzed the amount of α- e β-synucleins, as well as that of receptor for advanced glycation end products (RAGE) and dopaminergic receptor D2. We also investigated the effect of vitamin A supplementation on tumor necrosis factor-α (TNF-α) levels and, regarding cell fate, we quantified caspase-3 (intrinsic pathway) and caspase-8 (extrinsic pathway) enzyme activity, which are pro-apoptotic enzymes. In addition to these molecular parameters, we have observed rat behavior in an open field apparatus and during three different tasks related to the study of depression. Overall, we found mitochondrial dysfunction regarding the mitochondrial transfer chain, increased amounts of α-synuclein and RAGE, decreased D2 levels, and increased caspase-3 enzyme activity. Regarding rat behavior, vitamin A supplementation induced anxiety-like behavior, but not depressionrelated behavior in this experimental model. Concluding, the effects elicited by vitamin A supplementation, which were observed to affect virtually any rat brain region investigated here, may take an important role during cognitive impairment, as for example anxiety, and it is plausible that this vitamin may induce a facilitation to future neurodegeneration and cognitive decline.

A prolactina (PRL) é um hormônio polipeptídico com múltiplas ações. Estudos têm revelado que além das funções mais conhecidas relacionadas ao desenvolvimento da glândula mamária e à síntese e manutenção da liberação de leite, esse hormônio parece ser decisivo no comportamento maternal. Nesse caso a PRL poderia atuar em sinergismo com outros hormônios, como a ocitocina (OCT) e a angiotensina II (ANG II), promovendo um ajuste fino da circuitaria neural do encéfalo que leva a rata de um estado de aversão e negligência à receptividade e cuidado maternal de filhotes. Junto da corticosterona (CORT), a ANG II é um hormônio marcador do estresse em ratos. Considerando a hiporresponsividade ao estresse e uma maior liberação de PRL basal, que se correlacionam na rata em fase de lactação, esta dissertação teve o objetivo de verificar a possível participação da ANG II na resposta da PRL e no comportamento maternal de ratas lactantes submetidas ao estresse crônico e agudo. O papel do sistema angiotensinérgico foi investigado por meio da administração crônica do antagonista losartan na água de beber. A aplicação de estresse crônico e agudo foi realizada segundo o modelo da contenção nos sete primeiros dias, e numa aplicação única no sétimo dia, respectivamente. O comportamento maternal nos diferentes grupos de ratas foi analisado mediante um protocolo padrão de registro comportamental. Esses estudos demonstraram que a ANG II basal possivelmente participa do comportamento maternal pró-ativo, como a presença da mãe no ninho e a construção do ninho, além da lactação, que é um comportamento parcialmente reflexo e pró-ativo. Por outro lado, a sobreposição entre a administração de losartan e estresse agudo ou crônico parece levar as ratas a um comportamento maternal similar ao grupo controle. O comportamento das lactantes junto aos filhotes não é influenciado pelo estresse crônico, ao contrário do estresse agudo, que estimula a mãe a permanecer mais tempo fora do ninho em relação ao controle, sem qualquer envolvimento com o cuidado maternal. A administração individual de losartan e de estresse crônico não interfere nos níveis de CORT; no entanto, quando esses fatores são somados há uma marcante elevação dos níveis plasmáticos do corticosteróide. Houve apenas uma tendência de redução da PRL nas ratas submetidas ao estresse crônico; porém, quando o estresse crônico é aplicado em ratas previamente tratadas com losartan, há uma significativa elevação da PRL em relação ao grupo que recebeu apenas o estresse. Isoladamente, o fármaco leva a uma tendência de redução dos altos níveis basais de PRL, típicos de lactantes. Assim, podemos concluir que a ANG II possivelmente modula, mediante os receptores AT1, o comportamento maternal de forma direta e indireta, interferindo nas concentrações basais de PRL e de outros hormônios, como provavelmente a OCT. Esses hormônios podem configurar as ligações sinápticas entre os neurônios hipotalâmicos responsáveis pela transdução de estímulos endógenos na mãe e nociceptivos externos dos filhotes em sinais que levam à responsividade motora e cognitiva do cuidado maternal.

A acidemia glutárica tipo I (AG I) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa da atividade da enzima glutaril-CoA desidrogenase. Bioquimicamente, a AG I caracteriza-se por um aumento nas concentrações dos ácidos glutárico (AG) e 3-hidróxiglutárico (3HG) nos tecidos e líquidos corporais. Os pacientes afetados por essa doença apresentam macrocefalia ao nascimento e hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica com encefalopatia aguda ocorrem principalmente entre 3 e 36 meses de vida, levando a uma marcada degeneração estriatal. Após as crises, os pacientes apresentam distonia e discinesia que progridem rapidamente até espasticidade. Apesar de diversos estudos apontarem para efeitos do AG e do 3HG induzindo disfunção energética, estresse oxidativo e excitotoxicidade, os mecanismos fisiopatológicos da AG I ainda são pouco conhecidos. Por outro lado, praticamente nada foi investigado sobre o comportamento de animais submetidos a modelos de AG I. Assim, os objetivos do presente trabalho foram estabelecer um modelo químico de AG I através de injeções subcutâneas de AG em ratos durante uma fase de intenso desenvolvimento do SNC, bem como investigar os efeitos deste modelo sobre o desempenho de ratos em tarefas comportamentais e sobre parâmetros de metabolismo energético em tecidos cerebrais (córtex cerebral e cérebro médio) e músculo esquelético. Observamos que esse tratamento não teve efeito sobre o peso corporal dos animais, bem como sobre a data de aparecimento dos pelos, abertura dos olhos, erupção dos dentes incisivos ou a tarefa do endireitamento em queda livre, indicando que o desenvolvimento físico e motor dos animais não foi alterado. Verificamos também que na tarefa do labirinto aquático de Morris os animais administrados com AG permaneceram por um período de tempo significativamente menor no quadrante alvo (onde a plataforma foi inicialmente colocada), além de permanecer por mais tempo no quadrante oposto ao quadrante alvo. Além disso, os animais administrados com AG também tiveram um menor número de passagens pelo local exato da plataforma e apresentaram uma maior latência para passar pela primeira vez sobre a posição da plataforma no dia do teste, em comparação aos animais controle (administrados com solução salina). Esses resultados indicam que a administração de AG provocou um déficit na memória e no aprendizado dos ratos. Por outro lado, observamos que o comportamento dos ratos na tarefa do labirinto em cruz elevado e no campo aberto não foi alterado pela administração do AG. Em relação aos parâmetros de metabolismo energético, observamos que a administração crônica do AG inibiu significativamente as atividades dos complexos I-III e II e aumentou a atividade do complexo IV da cadeia transportadora de elétrons em músculo esquelético, sem afetar essas atividades enzimáticas nas estruturas cerebrais estudadas. Observamos ainda que a atividade do ciclo de Krebs, medida pela produção de CO2 a partir de acetato, não foi alterada pela administração crônica do AG, porém a atividade da enzima creatina quinase (CK) foi marcadamente reduzida apenas no músculo esquelético dos animais. Esses resultados indicam que a administração crônica do AG provocou um déficit energético em músculo esquelético sem afetar as estruturas cerebrais, o que pode estar relacionado com as diferentes concentrações de AG atingidas nesses tecidos. Outro objetivo deste trabalho foi investigar o efeito combinado in vitro do ácido quinolínico (AQ) que foi recentemente associado à fisiopatologia da AG I, com o AG ou o 3HG e do AG com o 3HG sobre vários parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Observamos que, quando o AG, 3HG ou AQ foram testados isoladamente, ou quando AQ foi co-incubado com o AG ou o 3HG, não foram observadas alterações nos parâmetros de metabolismo energético examinados. Por outro lado, a combinação do AG com o 3HG provocou uma inibição da produção de CO2 a partir de glicose, da atividade da enzima piruvato desidrogenase e a utilização de glicose em córtex cerebral de ratos, bem como um moderado aumento na produção de lactato a partir de glicose, porém de uma forma não significativa. Finalmente, observamos que a atividade da CK, particularmente a fração mitocondrial, foi significativamente inibida pela coincubação do AG com o 3HG e que o GSH ou a combinação das enzimas catalase e superóxido dismutase preveniram totalmente a inibição dessa enzima. Concluindo, demonstramos neste trabalho que a administração crônica de AG compromete o aprendizado/memória especial e inibe o metabolismo energético em ratos jovens. Mostramos também um efeito sinérgico in vitro do AG com o 3HG, alterando vários parâmetros do metabolismo energético. / Glutaric acidemia type I (GA I) is an inborn error of metabolism caused by a deficiency in the glutaryl-CoA dehydrogenase activity. Biochemically, GA I is characterized by the accumulation of glutaric (GA) and 3-hydroxyglutaric (3HG) acids in tissue and body fluids of affected patients, which present macrocephaly at birth and a progressive demyelination of cerebral cortex. Striatal degeneration following metabolic crises is the main neurological finding in this disease, occurring between 3 and 36 months of life. After crises, dystonia and diskinesia progress quickly. Although several studies suggest neurotoxic effects for GA and 3HG inducing energy dysfunction, oxidative stress and excitotoxicity, the pathophysiology of GA I is poorly unknown. However, practically nothing has been done to investigate whether GA, the most pronounced metabolite accumulating in GA I, could provoke deficit of performance in behavioral tasks. In this scenario, the aim of the present work was to establish chemically-induced animal model of GA I by subcutaneous injections of GA during a phase of rapid CNS development. We also aimed to investigate the effects of this model on rat performance in behavioral tasks and on energy metabolism in brain tissues (cerebral cortex and midbrain) and skeletal muscle of rats. It was observed that chronic GA administration did not change the animal body weight, the date of appearance of coat, eye opening or upper incisor eruption, nor the free-fall righting task, indicating that the physical and motor development was not altered. We also verified that GA-treated animals stayed for a significantly shorter time in the target quadrant, where the platform was formerly located, and spent significantly more time in the opposite quadrant as compared to controls (injected with saline). GA-treated rats also had a lower number of correct annulus crossings and presented a higher latency to cross over the platform position than saline-treated animals. These data suggest that early chronic postnatal GA administration caused a long-standing deficit in learning and memory processes of rats. On the other hand, we observed that rat behavior in the elevated plus maze and in the open field was not affected by GA administration. With regards to energy metabolism parameters, we observed that GA treatment significantly inhibited respiratory chain complexes I-III and II and increased complex IV enzyme activity in skeletal muscle, with no effects on these enzyme activities in brain tissues. We also observed that chronic GA treatment did not modify Krebs cycle activity, as assessed by CO2 production from acetate, but markedly inhibited creatine kinase (CK) activity specifically in skeletal muscle. These data indicate that GA administration provoked energy deficit in rat skeletal muscle but not in brain structures. It is possible that this difference in GA effects is related to different GA levels reached in these tissues during the treatment. We also aimed with this work to investigate the combined in vitro effect of quinolinic acid (QA), recently associated to GA I pathophysiology, with GA or 3HG and of GA with 3HG on various parameters of energy metabolism in brain of young rats. We found that when GA, 3HG or AQ were tested isolated, or when QA was co-incubated with GA or 3HG, no alterations were found in the examined parameters. On the other hand, the combination of GA with 3HG resulted in an inhibitition of CO2 production from glucose, pyruvate dehydrogenase enzyme activity and glucose uptake from cerebral cortex, as well as in a mild increase in the lactate production, although non-significantly. Finally, it was observed that CK activity, particularly the mitochondrial fraction, was significantly inhibited by the coincubation of GA with 3HG and that GSH or the combination of catalase and superoxide dismutase enzymes were able to fully prevent this inhibition. Concluding, we here demonstrated that chronic GA administration compromises the learning/memory processes and inhibits energy metabolism in young rats. We also showed a synergic in vitro effect between GA and 3HG, leading to alterations in various parameters of energy metabolism.

Os primeiros dias de vida de um animal caracterizam uma fase crucial para seu desenvolvimento neuroanatômico e neurofisiológico, e intervenções nesse período podem gerar modificações neurais persistentes nos animais adultos. O procedimento de manipulação neonatal, que envolve uma breve separação dos filhotes da companhia de sua mãe nos primeiros dias de vida, gera alterações comportamentais características, como uma resposta de medo atenuada a ambientes novos, alterações no comportamento sexual e menor resposta a estresse. Adicionalmente, alguns estudos observaram maior consumo de alimento palatável nos animais manipulados, sem encontrar alteração no consumo da ração padrão. Este comportamento poderia ser resultado de alterações nos mecanismos hedônicos destes animais. Poucos estudos sobre manipulação neonatal e respostas hedônicas utilizam ratos fêmeas. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da manipulação neonatal sobre a reação facial afetiva à administração de soluções de sacarose em ratos fêmeas pré-púberes e adultas, manipuladas no período neonatal, comparadas com ratas não manipuladas, avaliando-se também o imunoconteúdo de tirosina hidroxilase e do receptor D2 da dopamina no núcleo accumbens. O protocolo de manipulação neonatal foi realizado dos dias 1 a 10 de vida, sendo o dia do nascimento considerado dia 0. Os animais foram colocados em um recipiente dentro de uma incubadora a 32°C por 10 min/dia, sem contato físico com a genitora. Somente fêmeas foram utilizadas para este trabalho. Foi realizado um teste de reatividade ao sabor, que consiste de filmagens das expressões faciais do animal em resposta à administração oral de solução, tendo sido utilizadas quatro concentrações de sacarose (0,03M; 0,1M; 0,3M; 1M) para os animais jovens e duas concentrações de sacarose (0,1M e 0,3M) para os animais adultos. Nos animais adultos o ciclo estral foi avaliado para correlacionar com os resultados dos testes comportamentais. Os resultados do presente estudo demonstraram uma maior reatividade ao sabor doce nos animais manipulados quando testados na fase pré-púbere. Esta resposta pode estar relacionada a modificações nos mecanismos hedônicos como resultado da manipulação neonatal. Porém, não foi encontrada diferença estatística para a reatividade ao sabor doce entre animais adultos dos grupos controle e manipulado. Adicionalmente, a avaliação do imunoconteúdo de receptor D2 e da enzima tirosina hidroxilase não revelou diferença estatística significativa entre os grupos controle e manipulado, tanto para os animais jovens quanto para os adultos. Estes resultados podem ser indicativos de que o sistema dopaminérgico não está relacionado com as modificações nas respostas hedônicas observadas nas fêmeas jovens. Concluindo, a manipulação neonatal gerou animais mais responsivos à sacarose na idade jovem, porém, estas alterações foram revertidas nos animais adultos. / The neonatal period is a crucial phase for the neuroanatomical and neurophysiological development, and interventions within this period can generate long-lasting neural modifications. Neonatal handling, consisting of a brief maternal separation, can result in behavioral alterations such as diminished neophobia, sexual behavior alterations and reduced stress response. Furthermore, these animals also ingest more palatable food than control animals, without alterations in the regular lab chow consumption. Such behavior could be a result of modifications within brain reward mechanisms. There have been only a few studies about neonatal handling and response to reward using female rats. Therefore, the purpose of the present study was to determine the effects of neonatal handling on affective facial reactions to sucrose solutions in peripubertal and adult female rats. We also examined nucleus accumbens enzyme tyrosine hydroxylase and dopamine D2 receptor immunocontent. Handling procedures were carried out from the 1st day to the 10th day after birth. The pups were placed in a small plastic box inside an incubator at 32°C for 10 min daily. Only female rats were used. Behavioral tests were performed during the peripuberty period and on adults. Orofacial reactions after sucrose solution delivery were recorded on a digital camera for the taste reactivity analysis. The peripubertal animals (~28 days) received four different sucrose concentrations (0,03M; 0,1M; 0,3M; 1M), while the adult animals (>60 days) received two sucrose concentrations (0,1M; 0,3M). Estrous cycle was accessed before tests in adult females for further analysis. The present results show that responsivity to sweet solutions in peripuberty was higher in animals handled during the neonatal period. This higher response could be due to modifications in reward mechanisms as a result of neonatal handling. No statistical difference was found for the adult animals when compared to non-handled. In addition, no statistical difference was found for tyrosine hydroxylase and dopamine D2 receptor immunocontent in both peripubertal and adult animals. Thus, it appears that the dopaminergic system is not related to the handling alterations in peripubertal hedonic responses. In conclusion, neonatal handled female rats show higher reward responses to sucrose solutions during peripuberty. However, this effect seems to be reverted in adult handled animals.

A saúde mental dos adultos mais velhos é uma prioridade para a saúde pública devido a sua vulnerabilidade aos transtornos mentais. Pelo menos em parte, essa vulnerabilidade tem sido atribuída às diversas mudanças que ocorrem no cérebro durante o envelhecimento. Sabe-se também que algumas destas mudanças podem aumentar a vulnerabilidade do cérebro ao estresse oxidativo, um importante fator fisiopatológico em diversos transtornos mentais. Por sua vez, sabe-se que inúmeros fatores podem induzir estresse oxidativo no cérebro, incluindo o consumo de micronutrientes em quantidades inadequadas. Embora a vitamina A seja um micronutriente essencial para a manutenção da homeostase no cérebro, nesta tese demonstramos que a suplementação crônica com palmitato de retinol para ratos durante a meia-idade induz um estado emocional alterado e estresse oxidativo no encéfalo. Além disso, demonstramos que a suplementação com B-caroteno pode ser uma alternativa mais segura ao palmitato de retinol, induzindo modulações antioxidantes no plasma sem exercer efeitos pró-oxidantes no encéfalo de ratos. / The mental health of older adults is a priority for public health because of their vulnerability to mental disorders. At least in part, this vulnerability has been attributed to the various changes that occur in the brain during aging. It is also known that some of these changes may increase the vulnerability of the brain to oxidative stress, an important pathophysiological factor in many mental disorders. In turn, it is known that many factors can induce oxidative stress in the brain, including the intake of micronutrients in inadequate quantities. Although Vitamin A is an essential micronutrient for the maintenance of homeostasis in the brain, this thesis demonstrated that the chronic supplementation with retinyl palmitate to rats during middle age induces an altered emotional state and oxidative stress in the brain. Furthermore, we have demonstrated that suplementation with B-carotene may be a safer alternative to retinol palmitate, inducing antioxidant modulations in plasma without exerting prooxidant effects in the brain of rats.

O pentilenotetrazol (PTZ) é um agente convulsivo amplamente utilizado em modelos animais para investigações envolvendo crises convulsivas. Embora haja um crescente número de estudos envolvendo zebrafish adulto e convulsão, não há até o momento uma caracterização comportamental detalhada do modelo de indução de crises por PTZ neste animal. Portanto, o objetivo deste estudo foi realizar uma caracterização detalhada das manifestações comportamentais no modelo de convulsão induzida por PTZ em zebrafish adulto. Grupos de 12 animais foram submetidos, por imersão, a distintas diferentes concentrações de PTZ (5, 7.5, 10 e 15 mM). O comportamento convulsivo foi observado durante 20 minutos. Os animais apresentaram os seguintes escores comportamentais: (0) nados curtos; (1) aumento na atividade natatória e na abertura opercular; (2) movimentos erráticos e acelerados; (3) movimentos circulares; (4) convulsão clônica; (5) convulsão tônica; (6) morte. Os animais expostos a diferentes distintas concentrações de PTZ apresentaram diferentes distintos perfis convulsivos, intensidades de convulsão e latência para chegar aos escores. Apenas os animais imersos na concentração de 15 mM apresentaram maior tempo para retornar ao comportamento normal após a exposição ao PTZ. A mortalidade foi de 33% e 50% para as concentrações de 10 mM e 15 mM, respectivamente. No intuito de avaliar abordagem perfil comportamental frente ao pré-tratamento de um fármaco anticonvulsivo, 12 animais foram expostos a diazepam (DZP) por 40 min e após expostos ao PTZ (10 mM). O tratamento com DZP atenuou a severidade da convulsão, mas não o tempo necessário para retornar ao comportamento normal. Levando em consideração que este modelo baseia-se na imersão direta do animal a uma solução de PTZ, avaliamos também as concentrações cerebrais deste agente convulsivo. Além disso, investigamos também uma possível correlação entre a concentração cerebral de PTZ, o tempo e a concentração de exposição. Os resultados decorrentes da exposição dos animais a 5 e 10 mM de PTZ, apontam para uma correlação tempo e concentração dependentes. Os resultados deste trabalho demonstram uma caracterização comportamental detalhada ao longo do tempo de exposição ao PTZ, além de avaliar pela primeira vez a intensidade de convulsão, tempo de retorno ao comportamento normal e mortalidade dos animais. Além disso, pela primeira vez foram determinadas as concentrações cerebrais deste composto neste modelo de convulsão em zebrafish adulto. Por fim, espera-se que tais ferramentas comportamentais e de quantificação cerebral deste composto possam ser úteis em futuras investigações translacionais e estudos que tenham como objetivo melhor compreender esta desordem. / Pentylenetetrazole (PTZ) is a common convulsant agent used in animal models to investigate the mechanisms of seizures. Although adult zebrafish have been recently used to study epileptic seizures, a thorough characterization of the PTZ-induced seizures in this animal model is missing. The goal of this study was to perform a detailed temporal behavior profile characterization of PTZ-induced seizure in adult zebrafish. The behavioral profile during 20 min of PTZ immersion (5, 7.5, 10, and 15 mM) was characterized by stages defined as scores: (0) short swim, (1) increased swimming activity and high frequency of opercular movement, (2) erratic movements, (3) circular movements, (4) clonic seizure-like behavior, (5) fall to the bottom of the tank and tonic seizure-like behavior, (6) death. Animals exposed to distinct PTZ concentrations presented different seizure profiles, intensities and latencies to reach all scores. Only animals immersed into 15 mM PTZ showed an increased time to return to the normal behavior (score 0), after exposure. Total mortality rate at 10 and 15 mM were 33% and 50%, respectively. Considering all behavioral parameters, 5, 7.5, 10, and 15 mM PTZ, induced seizures with low, intermediate, and high severity, respectively. Pretreatment with diazepam (DZP) significantly attenuated seizure severity. Finally, the brain PTZ levels in adult zebrafish immersed into the chemoconvulsant solution at 5 and 10 mM were comparable to those described for the rodent model, with a peak after a 20-min of exposure. The PTZ brain levels observed after 2.5-min PTZ exposure and after 60-min removal from exposure were similar. Altogether, our results showed a detailed temporal behavioral characterization of a PTZ epileptic seizure model in adult zebrafish. These behavioral analyses and the simple method for PTZ quantification could be considered as important tools for future investigations and translational researches.

A variação sazonal, sua relação com fatores bióticos e abióticos e a distribuição de duas populações do minador-dos-citros, Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera: Gracillariidae), foram estudadas, em pomares de Citrus sinensis var. Valência, mantidos um sob sistema de cultivo orgânico e outro sob sistema convencional, ambos localizados no município de Montenegro (29° 68’S e 51° 46’W), Rio Grande do Sul. Realizaram-se amostragens quinzenais, coletando-se de 27 plantas aleatoriamente escolhidas em cada pomar o broto mais apical. Posteriormente os brotos eram analisados em laboratório para registro da presença de minas, ovos, lagartas e pupas de P. citrella. A proporção de dano foi maior no pomar orgânico, em relação ao pomar convencional. O minador ocorreu nos pomares no período correspondente às brotações de verão e de outono, não havendo ataque nas brotações correspondentes ao final do inverno-início da primavera, apesar da disponibilidade de recursos (folhas novas). Assim, verificou-se que não apenas a existência de recursos, mas também a ocorrência de condições climáticas favoráveis afetam o tamanho e a flutuação da população de P. citrella. Dentre os fatores bióticos que exercem influência sobre a variação sazonal do minador, foi identificada a ação de parasitóides e predadores Verificou-se também forte correlação entre mortalidade sem causa definida e o comprimento das folhas. Dos fatores abióticos analisados, a temperatura máxima foi o mais correlacionado com as taxas da mortalidade sem causa definida observadas em ambos os pomares. A distribuição de ovos e lagartas (incluindo pupas) foi agregada em ambos os pomares, nos níveis de folhas e brotos. Ovos tenderam a ocorrer em folhas de comprimento menor que lagartas e estas por sua vez, em folhas menores do que pupas. A proporção de ovos ocorrentes na face adaxial foi maior que a de lagartas e pupas, indicando maior mortalidade nesta parte da folha.