Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Lead is a common occupational and environmental hazard, and it is known that can be toxic to several species of animals, and experimental studies support the theory of oxidative damage in lead toxicity. Literature data have shown that high- sucrose diet can increase oxidative stress. Oxidative stress is related with several pathologies, such as enzyme inhibitions to behavioral disorders. Organoselenium compounds, Ebselen and diphenyl diselenide have described antioxidant properties, such as thiol- peroxidase activity. In a sub-chronic protocol of intoxication (ARTICLE 1), was determined whether these selenocompounds were effective to restore the leadtoxicity in mice. Lead acetate injection with subsequent injection of Ebselen only reduce the hepatic levels of non- protein thiol groups (NPSH). The treatment with Ebselen also reduced TBARS levels in kidney. Whereas lead inhibited δ-ALA-D activity in all tissues, Ebselen performed a recovery brain enzyme inhibition. It was also observed that metal or selenocompounds did not change glutamate uptake, whereas lead plus Ebselen showed an increase on this parameter. The results of this study indicate that δ-ALA-D inhibition antecedes the overproduction of reactive oxygen species in a short- term protocol of mice intoxication. In other study (MANUSCRIPT 2), where treated female rats for 12 months with lead acetate and/or sucrose- diet, to evaluate whether simultaneous exposure to these agents could enhance the appearance of orofacial dyskinesia, or could disturb the locomotor behavior. The aged rats demonstrated an increased orofacial dyskinesia, whereas sucrose ingestion was not associated with this parameter. The association between lead and sucrose caused a reduction on orofacial dyskinesia, and can be related to an adaptation after long-term exposure to pro-oxidant agents. In MANUSCRIP 3, a study carried out for 24 months of sucrose diet and lead exposure, where observed that the effects were tissue- specific. Another result obtained in this study was an increased spleen ALA-D activity, it is a vi contraditory result, because this enzyme is a classical marker of lead toxicity. These results may indicate that ALA-D is an indicator of acute or sub-chronic lead exposure and that some adaptations to lead and/or sucrose toxicity occur after long-term exposure to these substances. / O chumbo apresenta um risco ocupacional e ambiental, e sabe-se que pode ser tóxico para diversas espécies de animais. Diversos estudos experimentais confirmam a teoria de dano oxidativo na toxicidade promovida pelo chumbo. Dados da literatura tem mostrado que dietas ricas em sacarose podem incrementar o estresse oxidativo. Estresse oxidativo está relacionado com diversas patologias, desde inibições enzimáticas até distúrbios comportamentais. Compostos orgânicos de selênio, ebselen e disseleneto de difenila tem uma descrita atividade antioxidante, semelhante à atividade tiolperoxidase. Em um protocolo de intoxicação sub- crônica (ARTIGO 1), determinou-se se estes compostos seriam efetivos para reverter a toxicidade promovida pelo chumbo em camundongos. Injeções de acetato de chumbo, com subseqüentes injeções de ebselen reduziram apenas os níveis hepáticos de grupos tiólicos não protéicos (NPSH). O tratamento com ebselen também reduziu os níveis de TBARS no rim. Enquanto o chumbo inibiu a atividade da δ-ALA-D em todos os tecidos, o ebselen reverteu a inibição enzimática no cérebro. Também foi observado que o metal ou os organocompostos de selênio não modificaram a captação de glutamato, enquanto o ebselen promoveu um aumento neste parâmetro. Os resultados deste estudo indicam que a inibição da atividade da δ-ALA-D antecede a produção de espécies reativas de oxigênio em um protocolo sub- crônico de intoxicação em camundongos. Em outro estudo (MANUSCRITO 2), ratas foram tratadas por 12 meses com acetato de chumbo e/ou dieta rica em sacarose, para avaliar se a exposição simultânea a estes agentes poderia produzir o aparecimento de discinesia orofacia, ou modificar o comportamento locomotor. Os ratos demonstraram um incremento na discinesia orofacial, enquanto a ingestão de sacarose não esteve associada à este parâmetro. A associação entre chumbo e iv sacarose causou uma diminuição na discinesia orofacial, o que pode estar relcionado a uma adaptação após uma prolongada exposição a agentes próoxidantes. No MANUSCRITO 3, foi conduzido um estudo por 24 meses com uma dieta rica em sacarose e exposição ao chumbo, onde foram observados uma especificidade dos efeitos nos tecidos. Outro resultado obtido neste estudo foi um aumento na atividade da δ-ALA-D de baço, o que é um resultado contraditório, uma vez que esta enzima é um clássico marcador de toxicidade por chumbo. Estes resultados podem indicar que a enzima δ-ALAD é um indicador de toxicidade aguda ou sub- crônica, e que pode ocorrer alguma adaptação à toxicidade promovida pela sacarose e/ou pelo chumbo após exposição prolongada a estas substâncias.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Animal models as reserpine are helpful to understand the pathophysiology of several diseases with involuntary movements, as Parkinson s disease (PD), and to search efficient treatments. The present study tested the effects of reserpine on behavioral alterations induced by reserpine in rats and worms, with emphasis in oxidative and dopaminergic parameters, and the effect of the antioxidant gallic acid (GA) in reserpine-exposed rats. As result, reserpine (1mg/Kg, sc, for 3 consecutive days) increased the frequency of vacuous chewing movements (VCMs) in rats in relation to controls, and maintained this increase for at least 3 days after reserpine withdrawal. Treatment with GA (4.5 , 13.5 or 40.5 mg/kg/day, po) for 3 days reverted reserpine-induced increase in VCMs, showing protective effect. Neither reserpine nor GA changed oxidative parameters (TBARS and DCFH-DA oxidation), antioxidant levels (proteic and non-proteic thiol) and the activity of Na+,K+-ATPase (total and α-subunit) in striatum and cortex. Afterward, studies were performed with Caenorhanditis elegans due its several advantages in studies of neurodegeneration and of drugs mechanism of action. L1-larval stage C. elegans were exposed to reserpine (30 ou 60 μM) for different times. Reserpine decreased the survival, development, food intake, locomotor rate on food and dopamine (DA) levels in worms and it had effect on egg laying and defecation cycles. Morphological evaluations of dopaminergic cephalic (CEP) neurons in BY200 worms (with GFP coupled to dat-1 gene) reveled neurodegeneration by: 1) decreased fluorescence intensity, 2) decreased the number of intact neurons, and 3) increased the number of shrunken somas per worm. These effects were unrelated to reserpine s effect on dat-1 gene expression. Interestingly, the reserpine effects on locomotor rate, dopaminergic CEP neurons morphology and dat-1 gene expression were reverted after reserpine withdrawal. Furthermore, reserpine decreased the survival of vesicular monoamine transporter (VMAT) and dat-1 loss-of-function mutant worms, but no of tyrosine hydroxylase (TH, cat-2) and dopaminergic receptors (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) loss-of-function mutants in relation to wild-type N2 worms. Reserpine also decreased the survival of worms pre-exposed to DA; and it activated SKN-1 detoxification pathway. Moreover, no differences were found in DAT and TH immunoreactivity in striatum of rats treated with reserpine and/or GA. The GA protective effects against reserpine-induced VCMs in rats are probably not related to its antioxidant and antiapoptotic properties or monoamine oxidase (MAO) inhibition. As conclusion, the reserpine decreases DA levels though action on VMAT, and it induces neurotoxicity/neurodegeneration due probably an increase on extracellular DA contents resulted from changes on DAT function. More studies evaluating the reserpine effect on DAT and the GA mechanism of protection are necessary. / Modelos animais como o da reserpina auxiliam no entendimento da fisiopatologia de diversas doenças que se manifestam por movimentos involuntários, como a doença de Parkinson (DP), e na busca por formas de tratamento. O presente trabalho avaliou mecanismos envolvidos na indução de alterações comportamentais induzidas por reserpina em ratos e vermes com ênfase em parâmetros oxidativos e dopaminérgicos, e a ação do antioxidante ácido gálico (AG) em ratos tratados com reserpina. Como resultado, a reserpina (1mg/Kg, sc, por 3 dias consecutivos) aumentou a frequência de movimentos de mascar no vazio (MMVs) em ratos em relação ao controle, e manteve esse aumento por pelo menos 3 dias após o término das administrações da reserpina. O tratamento com AG (4,5 ou 13,5 ou 40,5 mg/kg/day, vo) por 3 dias reverteu esse aumento dos MMVs, mostrando efeito protetor. Nem reserpina nem o AG alteraram os parâmetros avaliados de dano oxidativo (TBARS e oxidação da DCFH-DA), de antioxidantes (tiol protéico e não protéico) e a atividade da Na+,K+-ATPase (total e α-subunidade) no estriado e córtex cerebral. Estudos posteriores foram realizados em Caenorhanditis elegans devido as diversas vantagens oferecidas por esse modelo animal em estudos de neurodegeneração e de investigação do mecanismo de ação de drogas. C. elegans em estágio larval L1 foram expostos a reserpina (30 ou 60 μM) por diferentes tempos. A reserpina reduziu a sobrevivência, o desenvolvimento, a ingestão de alimento, a atividade locomotora na comida e as concentrações de dopamina (DA) nos vermes, e afetou a postura de ovos e tempo entre defecações. Análise da morfologia dos neurônios dopaminérgicos cefálicos (CEP) de vermes BY200 (com GFP acoplado ao gene dat-1) indicam neurodegeneração por: 1) redução da intensidade da fluorescência, 2) redução do número de neurônios intactos e 3) aumento do número de somas atrofiados por verme em relação ao controle. Esses efeitos não estão relacionados a efeitos da reserpina na expressão do gene dat-1. Interessantemente, os efeitos da reserpina na atividade locomotora, na morfologia dos neurônios CEP e na expressão do gene dat-1 foram revertidos após a retirada dos vermes da exposição a reserpina. Em adição, a reserpina reduziu a sobrevivência de vermes deficientes do transportador vesicular de monoaminas (TVMs, cat-1) e do transportador de DA (DAT, dat-1), mas não alterou a sobrevivência de deficientes da tirosina hidroxilase (TH, cat-2) e dos receptores dopaminérgicos (dop-1, dop-2, dop-3 e dop-4) em relação aos vermes selvagens N2. A reserpina também reduziu a sobrevivência de vermes N2 pré-expostos a DA, e ativou a via de detoxificação SKN-1 dos vermes. Alterações na imunoreatividade ao DAT e a TH no estriado de ratos tratados com reserpina e/ou AG não foram encontradas. O efeito protetor do AG nos MMVs induzidos por reserpina em ratos parece não envolver sua atividade antioxidante, antiapoptótica ou na monoaminoxidase (MAO). Como conclusão, a reserpina age no TVMs causando depleção de DA, e causa neurotoxicidade/neurodegeneração dopaminérgica devido provavelmente a um acúmulo de DA no espaço sináptico resultande de uma interferência no funcionamento do DAT. Mais estudos avaliando a ação da reserpina no DAT e o mecanismo de proteção do AG são necessários.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Considering the hypothesis that GABA and oxidative stress are involved in the development of oral movements associated with important neuropathologies, the present study investigated the possible ability of V. officinalis in the prevention of vacuous chewing movements (VCMs) induced by reserpine in rats. Adult male rats were treated with reserpine (1 mg/kg, s.c.) and/or with V. officinalis (in the drinking water). VCMs, locomotor activity and oxidative stress measurements were evaluated. The neuroprotective effect of V. officinalis against iron-induced cell toxicity was investigated in brain cortical slices. Furthermore, we carried out the identification of valeric acid and gallic acid by HPLC in the V. officinalis tincture. Our findings demonstrate that reserpine caused a marked increase on VCMs and the co-treatment with V. officinalis was able to reduce the intensity of VCM. Reserpine did not induce oxidative stress in cerebral structures (cortex, hippocampus, striatum and substantia nigra). However, a significant positive correlation between DCF-oxidation (an estimation of oxidative stress) in the cortex and VCMs (p<0.05) was observed. Moreover, a tendency for a negative correlation between Na+K+- ATPase activity in substantia nigra and the number of VCMs was observed (p= 0.06). In vitro, V. officinalis protected brain cortical slices viability against Fe(II)-induced neurotoxicity. In conclusion, V. officinalis had in vitro and in vivo neuroprotective effects in rats, i.e., reduced Fe(II) neurotoxicity and reserpine-induced VCMs, probably via modulation of oxidative stress in specific brain nucleus and its GABA-mimetic action. However, the mechanisms involved in this protective activity needs to further investigated to better understand the action of V. officinalis. / Considerando as hipóteses do papel da neurotransmissão gabaérgica e do estresse oxidativo no desenvolvimento de movimentos orais associados a neuropatologias importantes, o presente estudo investigou a possível habilidade da tintura de V. officinalis na prevenção dos movimentos de mascar no vazio (MMV) induzidos por reserpina em ratos. Os animais foram tratados com reserpina (1 mg/Kg, s.c.) e/ou com V. officinalis (na água de beber). MMV, atividade locomotora e medidas de estresse oxidativo foram avaliadas. O efeito neuroprotetor da V. officinalis contra a toxicidade celular induzida por ferro foi investigada em fatias de córtex cerebral. Além disso, fez-se a identificação do ácido valérico e do ácido gálico por HPLC na tintura de V. officinalis. Os resultados demonstram que a reserpina causou um aumento nos MMV quando comparado com o seu veículo e o co-tratamento com V. officinalis foi capaz de reduzir a intensidade dos MMV. A reserpina não alterou de forma significativa alguns parâmetros de estresse oxidativo analisados nas estruturas do cérebro (córtex, hipocampo, estriado e substantia nigra). Porém, uma correlação positiva entre os níveis de oxidação da DCF (uma estimativa do estresse oxidativo) no cortex e o número de MMV (p<0.05) foi observada. Além disso, foi observada uma tendência a haver uma correlação negativa entre a atividade da Na+/K+- ATPase na substantia nigra e o número de MMV (p= 0.055). In vitro, V. officinalis protegeu as fatias de córtex cerebral contra a neurotoxicidade induzida por ferro. Desta forma, pode-se concluir que a V. officinalis apresentou efeitos neuroprotetores em ratos tanto in vitro quanto in vivo, ou seja, reduziu a neurotoxicidade induzida por ferro e os MMV induzidos por reserpina, provavelmente via modulação do estresse oxidativo em núcleos específicos do cérebro e sua ação gabamimética. Porém, os mecanismos envolvidos nesta atividade protetora necessitam de mais investigações para melhor entender a ação da V. officinalis.