Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Doutor em Ciências da Saúde. / As distrofias musculares progressivas (DMP) incluem um grupo heterogêneo de doenças hereditárias que se caracterizam pela degeneração progressiva do músculo esquelético e comprometimento multisistêmico incluindo o sistema nervoso central (SNC). Neste contexto, foram abordadas a distrofia muscular de Duchene (DMD) e a distrofia miotônica (DM). A DMD está ligada ao cromossoma X, possui caráter recessivo e geralmente se manifesta na primeira infância. Apresenta deficiência na produção de distrofina que é uma proteína localizada na superfície interna do sarcolema. No presente estudo, foi avaliado o envolvimento do SNC e os processos inflamatórios envolvidos nos distúrbios cognitivos da DMD em modelo animal. Em relação a DM, que é de herança autossômica dominante, foi avaliada a interação entre biomarcadores e transtornos psiquiátricos em pacientes com DM. O presente estudo foi dividido em duas etapas: 1) um estudo pré-clínico utilizando camundongos mdx e Wild-type (selvagens) e; 2) a fase clínica, em que foram avaliados pacientes com DM. No estudo préclínico, camundongos mdx foram submetidos a testes para avaliação da memória e comportamentos relacionados à depressão e ansiedade. Após os testes comportamentais, os animais foram mortos para análise dos níveis de citocinas, atividade da mieloperoxidase (MPO) da Sinaptofisina e PSD 95. Em relação ao estudo clínico, foi realizado com pacientes da Associação Sul Catarinense de Distrofias Musculares Progressivas (ASCADIM). Nestes pacientes foram aplicados testes para avaliação de memória, avaliação clínica para doenças psiquiátricas e dosagem do fator neurotrófico derivado do cérebro ( BDNF), enolase e S100. No estudo pré-clínico, os resultados foram significativos para habituação ao campo aberto mostrando prejuízo na memória de habituação. No teste de esquiva inibitória, houve comprometimento da memória aversiva e no teste de reconhecimento de objetos, mostraram comprometimento da memória de reconhecimento de objetos de curto e longo prazo. Não apresentaram comportamento relacionado com ansiedade, mas sim do tipo depressivo. Os níveis de citocinas como o fator de necrose tumoral (TNF-) e interleucina (IL-1), mostraram-se aumentados nos animais mdx e o mesmo ocorreu com a atividadade da mieloperoxidase. Sinaptofisina e PSD-95, não mostraram alterações. Em relação ao estudo clínico, nos pacientes com DM, cinco pacientes apresentaram transtornos psiquiátricos e baixos níveis séricos de BDNF. Este estudo mostrou que camundongos mdx apresentam comprometimento na memória de habituação, memória aversiva e memória de reconhecimento de objetos. Também foi observado que não apresentam comportamento do tipo ansioso, mas apresentaram comportamento do tipo depressivo, constatando assim o efeito isolado da perda de distrofina no comprometimento neurocognitivo. No estudo clínico, observamos que a maioria dos pacientes com DM apresentam importante envolvimento do SNC caracterizado por transtornos psiquiátricos, comprometimento cognitivo e baixos níveis de BDNF.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / A meningite pneumocócica é umas das mais complexas e graves infecções do sistema nervoso central (SNC) associada com distúrbios neurológicos e neuropsicológicos. Os compostos bacterianos são mediadores pró-inflamatórios que induzem a resposta imune e a degradação do triptofano através da via da quinurenina e podem contribuir para lesão do SNC associada com meningite bacteriana. A falta de uniformidade nos danos gera dificuldade para avaliar a severidade e o grau dos prejuízos neuronais, criando obstáculos para novas terapias no tratamento. A vitamina B6 atua como co-fator de enzimas que catalisam um grande número de reações envolvidas no metabolismo do triptofano, impedindo o acúmulo de intermediários neurotóxicos, podendo prevenir danos ao hospedeiro. A vitamina B9 desempenha um papel importante na neuroplasticidade e preservação da integridade neuronal e tem sido postulada como anti-depressiva, anti-maníaca e neuroprotetora. No presente estudo, foram avaliados os efeitos da vitamina B6 e B9 sobre a memória, parâmetros de estresse oxidativo, níveis do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e integridade da barreira hematoencefálica (BHE) no hipocampo e córtex de ratos Wistar adultos submetidos à meningite pneumocócica. Os animais receberam injeção na cisterna magna de 10 μL de suspensão de Streptococcus pneumoniae ou líquido cefalorraquidiano (LCR) artificial para o grupo controle. Grupos experimentais vitamina B6: controle/salina; controle/B6; meningite/salina e meningite/B6 e receberam 360 μL de vitamina B6 (600 mg/kg) ou salina estéril por via subcutânea em 0 e 18 horas após a indução da meningite. Grupos experimentais vitamina B9: controle/salina; controle/B9 10 mg/Kg; controle/B9 50 mg/Kg; meningite/salina, meningite/B9 10 mg/Kg e meningite/B9 50 mg/Kg. A vitamina B9 foi dissolvida em água e administrada via oral por gavagem iniciando o tratamento 18 horas após a indução e seguindo por 7 dias, 1 vez ao dia. Os parâmetros de estresse oxidativo foram avaliados em 24 horas e 10 dias após a indução da meningite. A integridade da BHE foi avaliada em 12, 18 e 24 horas após a indução. Os parâmetros comportamentais foram avaliados em 10 dias após a indução da meningite pelos testes de habituação ao campo aberto, esquiva inibitória e reconhecimento de objetos. Após, os animais foram mortos por decapitação para avaliação dos níveis de BDNF. Em 24 horas após a indução da meningite houve um aumento dos níveis de TBARS, carbonilação de proteínas, nitrito/nitrato e atividade da MPO no hipocampo e córtex pré-frontal; a atividade da SOD foi diminuída no hipocampo e aumentada no córtex pré-frontal e não houve diferença na atividade da CAT no hipocampo, enquanto que no córtex pré-frontal foi diminuída no grupo meningite/salina. Dez dias após a indução, os parâmetros de estresse oxidativo se mantiveram aumentados. Houve quebra da BHE em todos os tempos avaliados e o tratamento com ambas as vitaminas preveniu essa disfunção. Nos animais submetidos à meningite o tratamento com vitamina B6 e B9 preveniu o comprometimento cognitivo e aumentou os níveis de BDNF no hipocampo. O tratamento com vitamina B6 e B9 foi capaz de prevenir estresse oxidativo, quebra da BHE, aumentar os níveis de BDNF e prevenir danos cognitivos em ratos Wistar submetidos à meningite por S. pneumoniae.

O número de pessoas acometidas por doenças cérebro vasculares, entre as quais, o acidente vascular cerebral (AVC), constitui um cenário alarmante nos dias atuais, fato que pode estar associado ao aumento da longevidade. A recuperação funcional de pessoas com sequelas de AVC requer a aplicação de técnicas de reabilitação que se baseiam em princípios de neuroplasticidade; no entanto, pouco se sabe quais são os benefícios morfofuncionais resultantes de diferentes abordagens terapêuticas. O presente estudo, portanto, teve como objetivos analisar a concentração plasmática de BDNF antes e após tratamento de reabilitação de indivíduos com AVC e correlacionar com o polimorfismo Val66Met; identificar e comparar a frequência do polimorfismo Val66Met na população brasileira e em pessoas que sofreram AVC. Os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa da EACH/USP. O estudo foi dividido em duas abordagens experimentais: (i) caracterização genotípica de pessoas com diagnóstico de AVC e sua relação com diferentes protocolos de reabilitação e com o BDNF plasmático e (ii) estudo genético populacional para caracterização da frequência do polimorfismo Val66Met na população brasileira. Participaram deste estudo indivíduos saudáveis dos estados de Alagoas, Rio Grande do Sul e São Paulo (n=1558) e pacientes com sequelas de AVC (n=54). A análise do BDNF plasmático foi realizada por meio do teste imunoenzimático de ELISA e somente os indivíduos submetidos à terapia robótica tiveram níveis aumentados de BDNF circulante. As análises do polimorfismo Val66Met foram realizadas utilizando a técnica de PCR-RFLP (HRM). Não houve associação entre o polimorfismo e os níveis plasmáticos de BDNF. As frequências genotípicas e alélicas do polimorfismo Val66Met dos indivíduos saudáveis e com AVC foram muito semelhantes. Os dados de gênero apontou aumento nos níveis de BDNF em mulheres, entretanto, a idade não interferiu nos níveis de BDNF. Considerando-se os resultados, podemos concluir que o polimorfismo não apresenta relação com a ocorrência de AVC e não interfere nos níveis plasmáticos de BDNF plasmático. No que concerne às técnicas de reabilitação, a terapia robótica pode ser mais efetiva para desencadear eventos de neuroplasticidade considerando o aumento de BDNF circulante após o tratamento. Através do estudo populacional foi possível verificar que o perfil da miscigenação mudou ao longo de três gerações analisadas e confirmamos a presença rara do polimorfismo em pessoas de cor/raça preta e indígena / The number of people affected by cerebrovascular diseases, including the stroke, is an alarming scenario nowadays, which may be associated with the increment of the longevity. Functional recovery of people with stroke sequelae requires the application of rehabilitation techniques based on principles of neuroplasticity, however, the knowledge about how the morphological and functional benefits of different therapeutic approaches is insipient. This study, therefore, aimed to analyze the plasma concentration of BDNF before and after rehabilitation program of patients with stroke and correlate with Val66Met polymorphism; to identify and to compare the frequency of Val66Met polymorphism in the Brazilian population and in the patients who have suffered strokes. The experimental procedures were approved by the Research Ethics Committee of EACH/USP. The study was divided into two experimental approaches: (i) genotypic characterization of people diagnosed with stroke and their relation to different rehabilitation protocols and plasma BDNF and (ii) populational genetic study to characterize the frequency of Val66Met polymorphism in the Brazilian population. The study included healthy individuals in the states of Alagoas, Rio Grande do Sul and São Paulo (n = 1558) and patients with stroke sequelae (n = 54). The analysis of plasma BDNF was performed by immunoenzymatic test ELISA, and only those individuals undergoing robotic therapy had increased levels of circulating BDNF. The analysis of the polymorphism Val66Met was performed using PCR-RFLP (HRM). There was no association between the polymorphism and the plasma levels of BDNF. The genotypic and allelic frequencies of the Val66Met polymorphism of healthy individuals and stroke were similar. The gender data showed an increase in BDNF levels in women, but age did not interfere with BDNF levels. Considering the results, we can conclude that the polymorphism is not related to the occurrence of stroke and does not affect the plasma levels of serum BDNF. As regards the rehabilitation techniques, robotic therapy may be more effective to trigger neuroplasticity events considering the increase of circulating BDNF after treatment. Through the study population was possible to verify that the profile of miscegenation has changed over the three generations examined and confirmed the presence of the rare polymorphism in black and indigenous people

Orientador: Elenice Aparecida de Moraes Ferrari / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_RodolfoSouza_D.pdf: 4131498 bytes, checksum: 19063a2cb7dfffa9e3e542eeb3359cfc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF) participa de processos de plasticidade sináptica subjacentes à aprendizagem e memória. A ação do BDNF no hipocampo e na amígdala é necessária para à formação de memória emocionais, incluindo a memória de medo. Além disso, foi demonstrado em roedores que a persistência da memória aversiva depende um pico tardio na expressão de BDNF-maduro que ocorre no hipocampo. Contudo, ainda são necessárias investigações sobre o papel do BDNF-maduro na plasticidade sináptica e processos de memória em aves. Neste estudo o Experimento 1 investigou se o condicionamento som-choque induz um ciclo tardio de expressão do BDNF-maduro no hipocampo e amígdala de pombos. Pombos adultos receberam implante bilateral de microcânula intra-hipocampal e, sete dias após foram treinados com três pareamentos som-choque e designados para um dos três grupos: condicionamento e anisomicina (CondANI) , condicionado e salina (CondSAL) e condicionado não tratado (Cond). O grupo NAIVE não teve tratamento ou condicionamento. O Experimento 2 investigou se o bloqueio da ação do BDNF-maduro por infusão intra-hipocampal de anisomicina, e do antagonista do receptor TrkB, K252a, interferem na persistência da memória de medo condicionado ao contexto e ao som. Foram usados grupos de pombos que receberam infusão intra-hipocampal 11 h após o treino de salina (CondSAL2 e CondSAL7), anisomicina (CondANI2 e CondANI7), ou K252a (CondK2 e CondK7), e também controles não tratados (Cond2 e Cond7). Os animais foram testados ao contexto e a som 2 ou 7 dias após treino. No Experimento 1 a análise por Western blotting indicou que os valores de BDNF-maduro no hipocampo dos pombos Cond e CondSAL foram maiores do que nos pombos CondANI e NAIVE (p < 0,05). Os valores de BDNF-maduro na amígdala não diferiram entre os grupos condicionados (p > 0,05). No Experimento II não houve diferenças significativas entre grupos no teste ao contexto realizado 2 dias após o treino (p > 0,05), mas no quando testados 7 dias após o treino os grupos CondANI7 e CondK7 apresentaram menor ocorrência de congelamento do que Cond7 e CondSAL7 (p < 0,05). Não houve diferenças significativas entre grupos nos testes ao som realizados 2 e 7 dias após o condicionamento (p > 0,05). Os dados do Experimento I indicaram que o treino em condicionamento clássico aversivo induziu o aumento tardio da expressão BDNF-maduro no hipocampo e na amígdala, enquanto que os dados do Experimento 2 demostraram que a infusão intra-hipocampal de anisomicina e de K252a prejudicaram a persistência da memória de medo condicionado ao contexto, mas não a memória de medo condicionado ao som. Esses resultados estariam relacionados com uma dissociação entre o hipocampo e amígdala no processamento das informações contextuais e sonoras no medo condicionado. Em conjunto nossos dados evidenciam que a experiência do condicionamento ativa uma série de eventos moleculares que levam ao aumento da expressão do BDNF-maduro no hipocampo e na amígdala, garantindo a regulação fina da plasticidade neuronal necessária para a memória / Abstract: The Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) participates in processes of synaptic plasticity underlying learning and memory. The action of BDNF in the hippocampus and amygdala is necessary for the formation of emotional memory, including fear memory. Furthermore, it was demonstrated that rodent aversive memory depends on persistence of a late peak in the expression of mature BDNF, which occurs in the hippocampus. However, we still need further investigations on the role of mature BDNF in synaptic plasticity and memory processes in birds. In this study, Experiment 1 investigated whether the tone-shock conditioning induces a late cycle-expression of mature - BDNF in the hippocampus and amygdala of pigeons. Adult pigeons underwent bilateral implantation of intra-hippocampal microcanullae and seven days later were trained with three tone-shock pairings and assigned to one of three groups: conditioning and anisomycin (CondANI), conditioning and saline (CondSAL) and untreated conditioning (Cond). The NAIVE group had no treatment or conditioning. Experiment 2 investigated whether blockade of the action of mature-BDNF with intra-hippocampal infusion of anisomycin or of TrkB receptor antagonist, K252a, interferes with the persistence of memory of conditioned contextual fear and conditioned tone fear. Groups of birds that at 11 h after the training received intra-hippocampal infusion of saline (CondSAL2 and CondSAL7) anisomycin (CondANI2 and CondANI7) or K252a (CondK2 and CondK7) as well as untreated controls (COND2 and Cond7) were used. Tests to the context and to the tone were conducted 2 days or 7 days after training. In Experiment 1 analysis by Western blotting indicated values of mature-BDNF in the hippocampus of pigeons and Cond CondSAL that were higher than in CondANI and NAIVE pigeons (p < 0.05). The values of mature-BDNF in the amygdala did not differ between the conditioned groups (p > 0.05). In Experiment II there were no significant differences between groups in the context test conducted 2 days after training (p > 0.05), but when tested 7 days after training both the CondANI7 and CondK7 groups showed lower occurrence of freezing than Cond7 and CondSAL7 (p < 0.05). There were no significant differences between groups in the tests to the tone conducted 2 or 7 days after conditioning (p > 0.05). The data of Experiment I indicated that training in classical aversive conditioning induced increase in late expression of mature-BDNF in the hippocampus and amygdala, whereas the data from Experiment 2 showed that intra-hippocampal infusion of anisomycin and K252a disrupted persistence of the memory of contextual fear conditioning, but not of fear memory to the tone. These results could be related to a dissociation between the hippocampus and amygdala in processing auditory and contextual information in fear conditioning. Taken together our data show that the conditioning experience activates a series of molecular events that lead to increased expression of mature-BDNF in hippocampus, and amygdala, which guarantee regulation of neuronal plasticity required for memory / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de mestre em Ciências da Saúde. / A meningite pneumocócica é uma infecção grave do sistema nervoso central (SNC), com altas taxas de letalidade, que provoca redução do desempenho psicomotor, ligeira lentidão mental, comprometimento das funções executivas de atenção e deficiência de aprendizagem e memória. O estabilizador de humor de lítio é conhecido como um agente neuroprotetor com muitos efeitos no cérebro. O tamoxifeno é a terapia endócrina usual para o câncer de mama. Pesquisas experimentais demonstraram que o tamoxifeno desempenha papéis neuroprotetores na lesão medular, hemorragia intracerebral, isquemia cerebral e lesão cerebral hipóxico-isquêmica. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do lítio e do tamoxifeno sobre o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), fator neurotrófico derivado de célula da glia (GDNF) e fator de crescimento neuronal (NGF) no hipocampo de animais submetidos ao modelo experimental de meningite pneumocócica. Neste estudo, os animais receberam líquido cefalorraquidiano (LCR) artificial como um placebo ou uma suspensão de Streptococcus pneumoniae na concentração de 5 x 109 unidades formadoras de colônias (UFC/mL). Dezoito horas após a indução, todos os animais receberam ceftriaxona (100 mg/kg via intraperitoneal (i.p.) durante 7 dias). A partir do terceiro ao décimo dia os animais receberam solução salina, lítio (47,5 mg/kg) ou tamoxifeno (1 mg/kg) como tratamento adjuvante e foram separados em seis grupos: controle/salina, controle/lítio, controle/tamoxifeno, meningite/salina, meningite/lítio e meningite/tamoxifeno e foram submetidos aos testes comportamentais. No teste de habituação ao campo aberto, os animais submetidos à meningite não apresentaram diferença entre as sessões de treino e teste, demonstrando comprometimento da memória. Nos grupos controle/salina, controle/lítio, controle/tamoxifeno e meningite/lítio, houve diferença demonstrando memória de habituação nestes animais. Na tarefa de esquiva inibitória, houve diferença entre as sessões de treino e teste nos grupos controle/salina, controle/lítio, controle/tamoxifeno e meningite/lítio, demonstrando memória aversiva de curto e longo prazo nestes grupos. Nos grupos meningite/salina e meningite/tamoxifeno, não houve diferença entre as sessões de treino e teste, demonstrando comprometimento da memória aversiva a curto e longo prazo nestes animais. Após os testes os animais foram mortos e os hipocampos foram removidos para avaliação dos níveis de BDNF, NGF e GDNF. Os níveis de BDNF e GDNF foram restabelecidos no hipocampo dos animais tratados com lítio, no entanto, os níveis de BDNF, NGF e GDNF diminuíram no hipocampo de animais tratados com tamoxifeno. O lítio foi capaz de prevenir o comprometimento da memória e restabelecer a expressão de neurotrofinas no hipocampo em modelo experimental de meningite pneumocócica.

Orientador: Carlos Amilcar Parada / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T09:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sartori_CesarRenato_D.pdf: 2294209 bytes, checksum: 66e3c46b10c5f7fc7340e20469fb16aa (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A depressão é uma doença devastadora, com diagnóstico crescente nos tempos atuais e que tem importante impacto na qualidade de vida do indivíduo acometido e de seus familiares, além de conseqüências econômicas e sociais. Acredita-se que seja causada pela interação entre predisposição genética e fatores ambientais, tais como o estresse crônico. Embora o controle da depressão tenha um grande interesse clínico e farmacológico, os mecanismos moleculares envolvidos nesta doença ainda não estão esclarecidos. Foi proposta a "Hipótese Neurotrófica da Depressão" que postula que a redução dos níveis cerebrais do Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF) pode contribuir para alterações plásticas cerebrais subjacentes à fisiopatologia da depressão. Suportando esta hipótese, diversos estudos relatam que o estresse diminui a expressão hipocampal de BDNF enquanto drogas antidepressivas revertem tal diminuição. No entanto, recentemente surgiram evidências de que o BDNF promove diferentes efeitos em diferentes regiões encefálicas envolvidas com os distúrbios do humor. O BDNF é sintetizado na sua isoforma precursora (pró-BDNF) que sofre clivagem proteolítica para gerar a isoforma madura (mad-BDNF) ou ainda uma isoforma truncada. Tem sido postulado que as isoformas precursora e madura exerçam efeitos biológicos opostos sobre a plasticidade neuronal. Paralelamente, estudos clínicos revelam evidente efeito antidepressivo do exercício físico. Embora não se conheça completamente os mecanismos neurobiológicos deste efeito, sabe-se que o exercício físico promove aumentos na expressão hipocampal do BDNF. Entretanto, são raros os estudos que abordam o efeito do exercício físico sobre a clivagem proteolíca do pró-BDNF. Portanto, este estudo teve como objetivo investigar os efeitos da atividade física voluntária sobre a expressão das isoformas precursora, truncada e madura do BDNF e relacioná-las com o efeito antidepressivo e cognitivo em camundongos. Camundongos C57Bl/6 com 8-9 semanas de idade tiveram acesso a uma roda de atividade, com livre curso ou travada, por 28 dias e foram submetidos ao Teste do Nado Forçado e ao Teste de Suspensão pela Cauda, para avaliação do comportamento tipo-depressivo; e ao Teste do Labirinto Aquático de Morris, para avaliação da capacidade de aprendizagem e memória. Seus hipocampos foram dissecados e analisados por Western blot para avaliação das isoformas da proteína BDNF, e por RT-PCR em tempo real para análise da expressão dos genes da p11 e tPA, moléculas envolvidas na clivagem do pró-BDNF. Atividade física voluntária realizada pelos camundongos, mas não a simples exposição a uma roda de atividade travada, induziu um robusto aumento nos níveis hipocampais de mad-BDNF e de RNA mensageiro para p11 e tPA, associado com efeito tipo-antidepressivo e melhor desempenho de aprendizado e memória, quando comparado com a condição sedentária. Por outro lado, nenhuma diferença foi observada na expressão das isoformas pró-BDNF e truncada entre todas as condições experimentais. Os dados deste trabalho indicam que o exercício físico exerce efeito antidepressivo em parte por modular o processamento proteolítico póstraducional do precursor do BDNF, através do sistema p11/tPA, aumentando os níveis hipocampais da sua isoforma madura. Desta forma, o exercício pode estimular processos moleculares de neuroplasticidade subjacentes à maior resiliência a transtornos do humor induzidos por estresse, tais como a depressão, bem como, ao melhor desempenho de aprendizagem e memória / Abstract: Depression is a devastating disease with diagnosis increasing and that has important impact on quality of life of individuals affected and their relatives, as well as economic and social consequences. Depression is believed to be caused by the interaction between genetic predisposition and environmental factors, such as chronic stress. The "Neurotrophic Hypothesis of Depression" states that the reduction of the Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) levels may contribute to brain plastic changes underlying depression physiopathology. Supporting this hypothesis, several studies have reported that stress decreases the expression of hippocampal BDNF while antidepressant drugs reverse that decrease. However, new evidence emerged recently that BDNF promotes different effects in different brain regions involved with mood disorders. BDNF is synthesized as a precursor molecule (proBDNF) that undergoes proteolytic cleavage to generate a mature isoform (matBDNF) and a truncated isoform. Precursor and mature isoforms are assumed to elicit opposite biological effects on neuroplasticity. Besides these data, clinical studies have demonstrated an evident antidepressant effect of physical exercise. Although the neurobiological mechanisms underlying the antidepressive effect of physical exercise are not completely known, it is demonstrated that, similarly to antidepressant drugs, physical exercise increases BDNF expression in the hippocampus. However, few studies were addressed to verify the effect of physical exercise on post-translational proteolytic processing of pro-BDNF. Therefore, the present was addressed to investigate the effect of voluntary physical activity on precursor, truncated and mature BDNF isoforms expression in hippocampus, as well as whether the post-translational proteolytic processing of proBDNF is associated with an antidepressive and cognitive effect in mice. C57BL/6 mice, 8-9 weeks of age, had access to running wheel, freely mobile or locked, for 28 days and were subjected to the Forced Swimming Test and the Tail Suspension Test for evaluation of depressive behavior, and to the Morris Water Maze Test to assess learning and memory. Their hippocampi were dissected and analyzed by Western blot for evaluation of BDNF protein isoforms, and by real-time RT-PCR for expression of p11 and tPA, molecules involved in the cleavage of pro-BDNF. Voluntary physical activity performed by mice, but not the exposure to a locked running wheel, induced a robust increase in hippocampal levels of matBDNF and of p11 and tPA mRNA, associated with antidepressant effect and better cognitive performance compared with the sedentary condition. Furthermore, no difference was observed in the expression of proBDNF and truncated isoforms between all experimental conditions. In conclusion, data from this study suggests that exercise has antidepressant effects in part by modulating post-translational proteolytic processing of the precursor of BDNF, through the p11/tPA the system, increasing the levels of their mature isoform. Thus, exercise may stimulate molecular processes of neuroplasticity underlying the resilience to mood disorders induced by stress, such as depression, and the Best performance of learning and memory / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Cláudia Vianna Maurer-Morelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T06:03:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis-Pinto_FernandaChristina_M.pdf: 1859636 bytes, checksum: b8c3841af89fe165c03148ebcc2437ce (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de modelos animais tem trazido grandes benefícios para o conhecimento dos processos biológicos normais, bem como para uma maior compreensão das doenças humanas, inclusive as epilepsias. Embora os modelos de roedores sejam os mais usados para explorar os mecanismos que permeiam a epileptogênese, recentemente, um novo modelo animal foi proposto para o estudo das epilepsias, o Daniorerio. Popularmente conhecido como zebrafish, este pequeno peixe possui muitas vantagens para a experimentação científica, principalmente no que se refere à manipulação genética.O Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF, do inglês, BrainDerivedNeurotrophicFactor) é a neurotrofina de maior abundância no sistema nervoso central e que está relacionada à plasticidade neuronal. Sabe-se que os níveis de transcritos e protéicos desta neurotrofina estão alterados nas epilepsias, tanto em humanos quanto em modelos animais; porém, o seu papel nesta condição ainda é controverso. Os principais objetivos deste estudo foram (i) investigar o perfil temporal de transcritos dos genes bdnfe seus receptores ntrk2a e ntrk2b após crise epiléptica aguda e (ii) após crises epilépticas repetitivas por meio da técnica da PCR quantitativa (qPCR) usando-se o sistema TaqManTM (AppliedBiosystems, Foster City). As crises epilépticas foram induzidas quimicamente por Pentilenotetrazol (PTZ) em animais adultos e seus encéfalos coletados nos tempos: (i) 0,05h, 12h, 24h, 48h, 72h pós-crise aguda e (ii) uma semana após indução de crise diária por cinco dias consecutivos. Os resultados mostraram que as crises epilépticas modificaram o perfil de expressão das neurotrofinas e apontou para um aumento dos níveis de RNAm do gene bdnf no tempo 0,05h (p= 0,01) que não é descrito em outros modelos. É importante salientar que esses resultados mostram que, no encéfalo do zebrafish, as neurotrofinas estão relacionadas com uma atividade neuronal anormal como em outros modelos animais e em humanos. Este é o primeiro estudo a investigar os níveis de transcritos do gene bdnf e seus receptores no encéfalo do zebrafish, contribuindo para a caracterização deste animal como modelo para estudos das epilepsias / Abstract: Animal models have been contributing to a better understanding of human diseases, including epilepsies. Although rodent models are common organisms used to investigate the mechanisms underlying epileptogenesis, recently, Daniorerio has gained attention as a promising model for epilepsy studies. Popular named as zebrafish, this little fish has many advantages for scientific investigation, especially those related to genetic manipulations. BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor) is the main neurotropic factor in the central nervous system and it is related to neuronal plasticity. It has been reported that both BDNF transcript and protein levels are increased after seizures in patients and experimental models; however, the temporal transcript profile of the BDNF in the zebrafish brain is unknown. The main aim of this study was to investigate the transcripts profile of bdnf, and ntrk2antrk2b genes by quantitative PCR (qPCR) using TaqManTM system (Applied Biosystems, Foster City), (i) after a single seizure and (ii) repetitive seizures. Seizures were chemically induced by Pentylenetetrazole (PTZ) in adult animals and their brains collected at (i) 0,05h, 12h, 24h, 48h, and 72h after acute seizure and (ii) one week after single seizure/day by five consecutive days. Our results showed that in the zebrafish brain, changes in neurotrophins transcript levels were related to an abnormal neuronal activity as seems in other experimental models and patients and presented an increase of bdnf mRNA levels at 0,05h (p=0.01) described for the first time. This is the first study exploring transcript profile of neurotrophins in zebrafish brain and contributes to characterize it as a model for epilepsy studies / Mestrado / Ciencias Biomedicas / Mestra em Ciências Médicas

BDNF/TrkB são descritos em diversas neoplasias onde iniciam sinais mitogênicos, facilitam o crescimento tumoral, previnem apoptose e regulam angiogênese e metástase. Outros fatores de crescimento também são importantes para tumorigênese, como GRP/GRPR e EGF/EGFR. O objetivo geral deste trabalho foi investigar o papel de BDNF/TrkB em câncer colorretal avaliando possíveis interações com GRPR e EGFR. Verificamos que BDNF e seu receptor, TrkB, estão presentes em amostras de pacientes com câncer colorretal esporádico, e os níveis de BDNF encontram-se mais elevados no tecido neoplásico que no tecido adjacente ao tumor. O tratamento com RC- 3095, um antagonista de GRPR, na linhagem celular de câncer colorretal humana, HT-29, causa diminuição nos níveis de NGF secretados pelas células e aumento de BDNF em relação ao controle não tratado. RC-3095 inibe a proliferação e viabilidade celular das linhagens HT-29 (EGFR positiva) e SW-620 (EGFR negativa), embora apenas em HT-29 ocorra um aumento significativo na expressão de mRNA de BDNF. Por isso, um anticorpo monoclonal anti-EGFR, cetuximabe, foi combinado a RC-3095, nas células HT-29, sendo capaz de prevenir tal aumento, sugerindo que este efeito seja mediado por EGFR. Os tratamentos com um inibidor de Trks, K252a (1000 nM) ou com cetuximabe (10 nM) também inibem a proliferação celular. Entretanto, a combinação de BDNF a cetuximabe previne este efeito, enquanto que a combinação de doses não efetivas de K252a (10 nM) à cetuximabe (1 nM) inibe a proliferação celular de HT- 29. Além disso, cetuximabe também causa aumento na expressão de mRNA de TrkB e BDNF, após 600 minutos de tratamento. Nossos resultados sugerem que a inibição da proliferação celular in vitro ou do crescimento tumoral in vivo devem acontecer através do bloqueio combinado entre GRPR e TrkB em células de câncer colorretal EGFR positivas, e que BDNF também esteja envolvido em mecanismos de resistência a fármacos. Por isso, o bloqueio de BDNF / TrkB pode emergir como potencial alvo antitumoral. / BDNF / TrkB are described in various cancers where they participate in tumor growth, apoptosis, angiogenesis and metastasis. Furthermore, other growth factors are also important to tumorigenesis as GRP/GRPR and EGF/EGFR. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of BDNF/TrkB in colorectal cancer evaluating the interactions with GRPR and EGFR. We found that BDNF and its receptor, TrkB, are present in samples from patients diagnosed with sporadic colorectal cancer, and BDNF levels were higher in tumor tissue compared to adjacent tumor tissue. Treatment with RC-3095, GRPR antagonist, in human colorectal cancer cell line, HT-29 caused a decrease in NGF levels secreted by cells, and generated increase of BDNF when compared to untreated control. RC-3095 inhibited the proliferation and cell viability in HT-29 (EGFR positive) and SW-620 (EGFR negative), but only HT-29 cells showed a significant increase in BDNF mRNA expression. Therefore, a monoclonal anti-EGFR antibody, cetuximab was combined with RC-3095 in HT-29 cells, and was able to prevent such an increase, suggesting that this effect is mediated by EGFR. The treatment with a Trk inhibitor, K252a (1000 nM) or cetuximab (10 nM), inhibited cell proliferation. However, the combination of BDNF with cetuximab prevented this effect, whereas the combination of ineffective doses of K252a (10 nM) with cetuximab (1 nM) still inhibited cell proliferation of HT-29. Furthermore, cetuximab also caused an increase in BDNF and TrkB mRNA expression, 600 minutes after treatment. In summary, our results suggest that inhibition of cell proliferation in vitro or tumor growth in vivo must occur between the combination of GRPR and TrkB in EGFR positive colorectal cancer cells, and that BDNF is also involved in drug resistance mechanisms. Therefore, blockage of BDNF / TrkB may emerge as potential antitumor target.

BDNF/TrkB são descritos em diversas neoplasias onde iniciam sinais mitogênicos, facilitam o crescimento tumoral, previnem apoptose e regulam angiogênese e metástase. Outros fatores de crescimento também são importantes para tumorigênese, como GRP/GRPR e EGF/EGFR. O objetivo geral deste trabalho foi investigar o papel de BDNF/TrkB em câncer colorretal avaliando possíveis interações com GRPR e EGFR. Verificamos que BDNF e seu receptor, TrkB, estão presentes em amostras de pacientes com câncer colorretal esporádico, e os níveis de BDNF encontram-se mais elevados no tecido neoplásico que no tecido adjacente ao tumor. O tratamento com RC- 3095, um antagonista de GRPR, na linhagem celular de câncer colorretal humana, HT-29, causa diminuição nos níveis de NGF secretados pelas células e aumento de BDNF em relação ao controle não tratado. RC-3095 inibe a proliferação e viabilidade celular das linhagens HT-29 (EGFR positiva) e SW-620 (EGFR negativa), embora apenas em HT-29 ocorra um aumento significativo na expressão de mRNA de BDNF. Por isso, um anticorpo monoclonal anti-EGFR, cetuximabe, foi combinado a RC-3095, nas células HT-29, sendo capaz de prevenir tal aumento, sugerindo que este efeito seja mediado por EGFR. Os tratamentos com um inibidor de Trks, K252a (1000 nM) ou com cetuximabe (10 nM) também inibem a proliferação celular. Entretanto, a combinação de BDNF a cetuximabe previne este efeito, enquanto que a combinação de doses não efetivas de K252a (10 nM) à cetuximabe (1 nM) inibe a proliferação celular de HT- 29. Além disso, cetuximabe também causa aumento na expressão de mRNA de TrkB e BDNF, após 600 minutos de tratamento. Nossos resultados sugerem que a inibição da proliferação celular in vitro ou do crescimento tumoral in vivo devem acontecer através do bloqueio combinado entre GRPR e TrkB em células de câncer colorretal EGFR positivas, e que BDNF também esteja envolvido em mecanismos de resistência a fármacos. Por isso, o bloqueio de BDNF / TrkB pode emergir como potencial alvo antitumoral. / BDNF / TrkB are described in various cancers where they participate in tumor growth, apoptosis, angiogenesis and metastasis. Furthermore, other growth factors are also important to tumorigenesis as GRP/GRPR and EGF/EGFR. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of BDNF/TrkB in colorectal cancer evaluating the interactions with GRPR and EGFR. We found that BDNF and its receptor, TrkB, are present in samples from patients diagnosed with sporadic colorectal cancer, and BDNF levels were higher in tumor tissue compared to adjacent tumor tissue. Treatment with RC-3095, GRPR antagonist, in human colorectal cancer cell line, HT-29 caused a decrease in NGF levels secreted by cells, and generated increase of BDNF when compared to untreated control. RC-3095 inhibited the proliferation and cell viability in HT-29 (EGFR positive) and SW-620 (EGFR negative), but only HT-29 cells showed a significant increase in BDNF mRNA expression. Therefore, a monoclonal anti-EGFR antibody, cetuximab was combined with RC-3095 in HT-29 cells, and was able to prevent such an increase, suggesting that this effect is mediated by EGFR. The treatment with a Trk inhibitor, K252a (1000 nM) or cetuximab (10 nM), inhibited cell proliferation. However, the combination of BDNF with cetuximab prevented this effect, whereas the combination of ineffective doses of K252a (10 nM) with cetuximab (1 nM) still inhibited cell proliferation of HT-29. Furthermore, cetuximab also caused an increase in BDNF and TrkB mRNA expression, 600 minutes after treatment. In summary, our results suggest that inhibition of cell proliferation in vitro or tumor growth in vivo must occur between the combination of GRPR and TrkB in EGFR positive colorectal cancer cells, and that BDNF is also involved in drug resistance mechanisms. Therefore, blockage of BDNF / TrkB may emerge as potential antitumor target.

BDNF/TrkB são descritos em diversas neoplasias onde iniciam sinais mitogênicos, facilitam o crescimento tumoral, previnem apoptose e regulam angiogênese e metástase. Outros fatores de crescimento também são importantes para tumorigênese, como GRP/GRPR e EGF/EGFR. O objetivo geral deste trabalho foi investigar o papel de BDNF/TrkB em câncer colorretal avaliando possíveis interações com GRPR e EGFR. Verificamos que BDNF e seu receptor, TrkB, estão presentes em amostras de pacientes com câncer colorretal esporádico, e os níveis de BDNF encontram-se mais elevados no tecido neoplásico que no tecido adjacente ao tumor. O tratamento com RC- 3095, um antagonista de GRPR, na linhagem celular de câncer colorretal humana, HT-29, causa diminuição nos níveis de NGF secretados pelas células e aumento de BDNF em relação ao controle não tratado. RC-3095 inibe a proliferação e viabilidade celular das linhagens HT-29 (EGFR positiva) e SW-620 (EGFR negativa), embora apenas em HT-29 ocorra um aumento significativo na expressão de mRNA de BDNF. Por isso, um anticorpo monoclonal anti-EGFR, cetuximabe, foi combinado a RC-3095, nas células HT-29, sendo capaz de prevenir tal aumento, sugerindo que este efeito seja mediado por EGFR. Os tratamentos com um inibidor de Trks, K252a (1000 nM) ou com cetuximabe (10 nM) também inibem a proliferação celular. Entretanto, a combinação de BDNF a cetuximabe previne este efeito, enquanto que a combinação de doses não efetivas de K252a (10 nM) à cetuximabe (1 nM) inibe a proliferação celular de HT- 29. Além disso, cetuximabe também causa aumento na expressão de mRNA de TrkB e BDNF, após 600 minutos de tratamento. Nossos resultados sugerem que a inibição da proliferação celular in vitro ou do crescimento tumoral in vivo devem acontecer através do bloqueio combinado entre GRPR e TrkB em células de câncer colorretal EGFR positivas, e que BDNF também esteja envolvido em mecanismos de resistência a fármacos. Por isso, o bloqueio de BDNF / TrkB pode emergir como potencial alvo antitumoral. / BDNF / TrkB are described in various cancers where they participate in tumor growth, apoptosis, angiogenesis and metastasis. Furthermore, other growth factors are also important to tumorigenesis as GRP/GRPR and EGF/EGFR. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of BDNF/TrkB in colorectal cancer evaluating the interactions with GRPR and EGFR. We found that BDNF and its receptor, TrkB, are present in samples from patients diagnosed with sporadic colorectal cancer, and BDNF levels were higher in tumor tissue compared to adjacent tumor tissue. Treatment with RC-3095, GRPR antagonist, in human colorectal cancer cell line, HT-29 caused a decrease in NGF levels secreted by cells, and generated increase of BDNF when compared to untreated control. RC-3095 inhibited the proliferation and cell viability in HT-29 (EGFR positive) and SW-620 (EGFR negative), but only HT-29 cells showed a significant increase in BDNF mRNA expression. Therefore, a monoclonal anti-EGFR antibody, cetuximab was combined with RC-3095 in HT-29 cells, and was able to prevent such an increase, suggesting that this effect is mediated by EGFR. The treatment with a Trk inhibitor, K252a (1000 nM) or cetuximab (10 nM), inhibited cell proliferation. However, the combination of BDNF with cetuximab prevented this effect, whereas the combination of ineffective doses of K252a (10 nM) with cetuximab (1 nM) still inhibited cell proliferation of HT-29. Furthermore, cetuximab also caused an increase in BDNF and TrkB mRNA expression, 600 minutes after treatment. In summary, our results suggest that inhibition of cell proliferation in vitro or tumor growth in vivo must occur between the combination of GRPR and TrkB in EGFR positive colorectal cancer cells, and that BDNF is also involved in drug resistance mechanisms. Therefore, blockage of BDNF / TrkB may emerge as potential antitumor target.