A inibição do transporte axonal é um evento que ocorre prematuramente no curso das doenças neurodegenerativas, inclusive antes da formação dos agregados proteicos, os quais estariam envolvidos no processo fisiopatológico das doenças neurodegenerativas. No presente estudo avaliou-se a hipótese de que alterações no transporte de mitocôndrias ocorrem antes da formação dos agregados proteicos envolvidos em neurodegeneração, devido a desregulação dos níveis citoplasmáticos de Ca2+ e o envolvimento da modulação do transporte mitocondrial provido pela proteína Miro neste cenário. Utilizaram-se dois modelos experimentais: o primeiro utilizando a exposição à rotenona em culturas primárias de neurônios do locus coeruleus, hipocampo e substância negra de ratos, e o segundo utilizando neurônios derivados de células tronco de pluripotência induzida (iPSC), isogênicas humanas contendo mutações que levam à deleção do exon 9 da (deltaE9) no gene da presenilina 1 (PS1), o qual apresenta aumento da síntese do peptídeo beta-amiloide com 42 aminoácidos (Abeta42), sem a formação de agregados proteicos. Os resultados mostram disfunções nos níveis citoplasmáticos de Ca2+ em ambos modelos. A mobilidade mitocondrial alterou-se no hipocampo, locus coeruleus e substância negra após exposição à rotenona. No entanto, a direção das alterações observadas não se correlacionaram com os níveis de Ca2+, de acordo com o já descrito na literatura. Não houve alteração da mobilidade mitocondrial, nem nos níveis de Miro1, nos neurônios derivados de iPSC. Em conclusão, o presente estudo demonstrou que alterações nos níveis citoplasmáticos de Ca2+ ocorrem antes e durante a formação de agregados proteicos, o que pode ser importante para a etiologia de doenças neurodegenerativas. Foi também demonstrado que mudanças na mobilidade mitocondrial, acompanhadas por alterações nas concentrações intracelulares de Ca2+, em níveis fisiológicos, ocorrem de forma independente dos níveis da proteína Miro1 em culturas de células. Porém são necessários novos estudos a fim de relacionar alterações na mobilidade mitocondrial e a indução da neurodegeneração / The axonal transport impairment occurs early in neurodegenerative diseases, even before the formation of protein aggregates, which are related with the neuropathophysiology mechanism in neurodegenerative diseases. In this study, we evaluate the hypothesis that disruptions in mitochondria transport occurs before the formation of protein aggregate related with neurodegeneration, triggered by dysregulations in cytosolic Ca2+ levels and the involvement of Miro Ca2+ dependent mechanism of mitochondria trafficking modulation. We employed two experimental models, first using rotenone exposure in primary neuronal cell cultures from locus coeruleus, substantia nigra and hippocampus of newborn rats. Second, using isogenic human neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs), harboring mutations, those induce exon 9 deletion (deltaE9) in Presenilin 1 (PS1) gene, and showing increased synthesis of amyloid beta peptide with 42 amino acids (betaA42) without the formation of protein aggregates. We found abnormalities in cytosolic Ca2+ levels in both experimental models, mitochondria trafficking were altered in hippocampus, substantia nigra and locus coeruleus. However, the pattern of mitochondria trafficking alterations did not correlate with cytosolic Ca2+ levels, accordingly with the data that was already published. We did not find alterations in mitochondria trafficking or Miro1 levels in neurons derived from iPSC. In conclusion, our finds demonstrated aberrant cytosolic Ca2+ levels before and during protein aggregation, which may be important for the etiology of neurodegenerative diseases. In addition, this dysfunction in mitochondria trafficking happens after changes in cytosolic Ca2+ levels, in physiological range, independent of Miro1 levels in primary neurons cell cultures. Therefore, new studies need to be done, aiming to elucidate the relation between mitochondria trafficking dysfunctions and the induction of neurodegeneration process.

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.

A inibição do transporte axonal é um evento que ocorre prematuramente no curso das doenças neurodegenerativas, inclusive antes da formação dos agregados proteicos, os quais estariam envolvidos no processo fisiopatológico das doenças neurodegenerativas. No presente estudo avaliou-se a hipótese de que alterações no transporte de mitocôndrias ocorrem antes da formação dos agregados proteicos envolvidos em neurodegeneração, devido a desregulação dos níveis citoplasmáticos de Ca2+ e o envolvimento da modulação do transporte mitocondrial provido pela proteína Miro neste cenário. Utilizaram-se dois modelos experimentais: o primeiro utilizando a exposição à rotenona em culturas primárias de neurônios do locus coeruleus, hipocampo e substância negra de ratos, e o segundo utilizando neurônios derivados de células tronco de pluripotência induzida (iPSC), isogênicas humanas contendo mutações que levam à deleção do exon 9 da (deltaE9) no gene da presenilina 1 (PS1), o qual apresenta aumento da síntese do peptídeo beta-amiloide com 42 aminoácidos (Abeta42), sem a formação de agregados proteicos. Os resultados mostram disfunções nos níveis citoplasmáticos de Ca2+ em ambos modelos. A mobilidade mitocondrial alterou-se no hipocampo, locus coeruleus e substância negra após exposição à rotenona. No entanto, a direção das alterações observadas não se correlacionaram com os níveis de Ca2+, de acordo com o já descrito na literatura. Não houve alteração da mobilidade mitocondrial, nem nos níveis de Miro1, nos neurônios derivados de iPSC. Em conclusão, o presente estudo demonstrou que alterações nos níveis citoplasmáticos de Ca2+ ocorrem antes e durante a formação de agregados proteicos, o que pode ser importante para a etiologia de doenças neurodegenerativas. Foi também demonstrado que mudanças na mobilidade mitocondrial, acompanhadas por alterações nas concentrações intracelulares de Ca2+, em níveis fisiológicos, ocorrem de forma independente dos níveis da proteína Miro1 em culturas de células. Porém são necessários novos estudos a fim de relacionar alterações na mobilidade mitocondrial e a indução da neurodegeneração / The axonal transport impairment occurs early in neurodegenerative diseases, even before the formation of protein aggregates, which are related with the neuropathophysiology mechanism in neurodegenerative diseases. In this study, we evaluate the hypothesis that disruptions in mitochondria transport occurs before the formation of protein aggregate related with neurodegeneration, triggered by dysregulations in cytosolic Ca2+ levels and the involvement of Miro Ca2+ dependent mechanism of mitochondria trafficking modulation. We employed two experimental models, first using rotenone exposure in primary neuronal cell cultures from locus coeruleus, substantia nigra and hippocampus of newborn rats. Second, using isogenic human neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs), harboring mutations, those induce exon 9 deletion (deltaE9) in Presenilin 1 (PS1) gene, and showing increased synthesis of amyloid beta peptide with 42 amino acids (betaA42) without the formation of protein aggregates. We found abnormalities in cytosolic Ca2+ levels in both experimental models, mitochondria trafficking were altered in hippocampus, substantia nigra and locus coeruleus. However, the pattern of mitochondria trafficking alterations did not correlate with cytosolic Ca2+ levels, accordingly with the data that was already published. We did not find alterations in mitochondria trafficking or Miro1 levels in neurons derived from iPSC. In conclusion, our finds demonstrated aberrant cytosolic Ca2+ levels before and during protein aggregation, which may be important for the etiology of neurodegenerative diseases. In addition, this dysfunction in mitochondria trafficking happens after changes in cytosolic Ca2+ levels, in physiological range, independent of Miro1 levels in primary neurons cell cultures. Therefore, new studies need to be done, aiming to elucidate the relation between mitochondria trafficking dysfunctions and the induction of neurodegeneration process.