Made available in DSpace on 2014-06-12T22:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2828_1.pdf: 948835 bytes, checksum: 21c53739f64b0fd210d9f8c0314d6bfd (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A doença de Alzheimer é uma doença crônica degenerativa, considerada como a forma mais comum de demência na senilidade. Sua histopatologia é bem definida, com marcas características que incluem a presença de placas senis, novelos neurofibrilares, perda neuronal e gliose reativa em regiões específicas do cérebro, como o hipocampo. A gliose é um evento que ocorre no sistema nervoso central em conseqüência a qualquer dano tecidual, e pode ser definida como um crescimento anormal, por hiperplasia e/ou hipertrofia, de astrócitos, microglia, e, talvez numa extensão qualitativamente diferente, oligodendrócitos. Para um melhor entendimento do mecanismo da gliose reativa, realizou-se uma análise imuno-histoquímica no hipocampo, utilizando o marcador de proliferação celular Ki-67, e investigou-se a quantidade proporcional de neurônios e células gliais na mesma área em 16 necropsias de pacientes com a doença de Alzheimer e 5 controles sem demência. Não foi encontrada nenhuma célula Ki-67-positiva no hipocampo do cérebro com doença de Alzheimer. Um decréscimo no número de neurônios e oligodendrócitos e um aumento no número de astrócitos e microglia foram observados no hipocampo com a doença, em comparação com o grupo controle. Os resultados desse estudo sugerem que a gliose reativa que acontece na doença de Alzheimer não ocorre através de hiperplasia, mas de hipertrofia de astrócitos e microglia ou pela migração dessas células para a área de neurodegeneração, como uma resposta compensatória à morte neuronal

O sistema olfatório desempenha um papel relevante na exploração do ambiente e no reconhecimento social e sexual de mamíferos. Por meio deste sistema os animais podem reconhecer, detectar e discriminar uma grande quantidade de odorantes de estruturas químicas variadas, sinais químicos no ambiente essenciais para a sobrevivência e os ferormônios, que desencadeiam comportamentos sociais e reprodutivos. Algumas doenças e certos tipos de injúrias fisiológicas podem provocar a morte destas células, o que pode levar a perda da sensibilidade olfatória, embora já se saiba que este epitélio apresenta grupos de neurônios capazes de regeneração. A partir deste contexto, a terapia celular acaba sendo uma alternativa para o tratamento de patologias as quais acometem o sistema olfatório, como por exemplo, a anosmia que pode causar problemas graves, desde acidentes com gás ou comida estragada até depressão e distúrbios alimentares, causadas pela perda do paladar. Objetivou-se com este trabalho avaliar a recuperação da função olfatória de ratos anósmicos, bulbectomizados e submetidos a terapia celular com células-tronco provenientes do epitélio olfatório de ratos wistar. Para tanto foram utilizados 21 ratos machos Wistar de sessenta dias de idade, onde três foram utilizados para obtenção das células tronco do epitélio olfatório, dois para o controle cirúrgico, e restante foram divididos em 4 grupos: GI, GII, GIII e GIV os quais foram transplantados após 3, 7, 14 e 21 dias após a bulbectomia, respectivamente. A técnica cirúrgica foi realizada com incisão de pele, tecido subcutâneo e periósteo, seguida de abertura em janela de formato ovalado e remoção dos bulbos olfatórios mediante aspiração. Para a comprovação da anosmia após a cirurgia, os ratos foram submetidos ao teste comportamental do \"odor de gato\", e os do grupo controle após o período experimental foram sacrificados e a área encefálica da lesão causada pela cirurgia foi coletada onde foram realizadas análises histopatológicas. Os animais do GI, GII, GIII e GIV após 3, 7, 14 e 21 dias após bulbectomia foram anestesiados e receberam células tronco (1x106) do EOR no mesmo local da realização da bulbectomia, e posteriormente foram submetidos ao teste comportamental do \"odor de gato\". Transcorrido o período experimental, foram eutanasiados e os fragmentos de encéfalo foram coletados para análise histopatológica e imunohistoquímica. Os resultados evidenciam que realização da intervenção cirúrgica demonstrou remoção parcial do BO, com destruição da conexão nervosa entre os bulbos olfatórios e o epitélio olfatório. Ainda, a partir do teste comportamental do \"odor de gato\", e pela análise histopatológica das lesões causadas pela cirurgia, que evidenciou extensa área de necrose, com presença de hemossiderina e astrogliose reativa, constatou-se que a técnica empregada para promoção da bulbectomia foi eficaz para promoção da anosmia. A partir da análise comportamental, dos animais submetidos a terapia celular, os animais do GII e GIII apresentaram modificações no comportamento olfativo, com comportamento olfativo positivo ao \"odor do gato\", aversão comportamento defensivo, enquanto 100% dos animais do GI e GIV não apresentaram nenhuma modificação no comportamento olfativo. As análises por imunohistoquímica evidenciaram marcação positiva para o GFP, o que indica a presença das células tronco transduzidas com eGFP nos locais das lesões e ainda a expressão positiva do GFAP que evidencia a presença de astrogliose reativa com presença de cicatriz glial nos locais das lesões. / The olfactory system plays an important role in the exploration of the environment and in social and sexual behavior in mammals. Disturbances of the olfactory system such as observed in anosmia has also been related to accidents caused by gas leak and intoxications by food poisoning, in addition to eating disorders due to relation of the olfactory system with the taste. Through the olfactory system, animals recognize, detect and discriminate a large amount of odorants in a variety of chemical products, including pheromones, as well as in the environment which may guarantee their survival. Some diseases and injuries cause death of cells from the olfactory system leading to decrease or loss of the smell sensitivity. It is known that the olfactory epithelium has cells capable of regenerating neurons. Therefore, the utilization of these cells in cell therapy represents an alternative for the treatment of the olfactory system disorders. The objective of this study was to evaluate the regenaration of olfactory function of bulbectomized rats that were subjected to cell therapy with cells isolated from the olfactory epithelium. Twenty one male Wistar rats, sixty days of age were included in this study. Three rats were used for isolation of the olfactory epithelium cells, two for the surgical control and the remaining were divided into 4 groups: GI, GII, GIII and GIV corresponding to groups where cells were transplanted after 3, 7, 14 and 21 days after bulbectomy, respectively. The surgical technique was performed with skin, subcutaneous and periosteum incisions, followed by craniectomy and the removal of olfactory bulbs upon aspiration. For proof of anosmia, the rats were subjected to behavioral testing know as \"cat odor\". The animals of the control group were sacrificed and brain, with the lesion area, collected and processed for histopathological analysis. The animals of the experimental groups (GI, GII, GIII and GIV) were anesthetized and received heterologous cells (1x106) from olfactory epithelium, thorugh the same venue of the bulbectomy. These animals subsequently underwent behavioral \"cat odor\" testing. After 3, 7, 14 and 21 days of the cell injection, the rats were euthanized and the animals brains were collected for histopathological and immunohistochemical analyses. The results show that the surgical procedure promoted partial removal of olfactory bulbs, with destruction of the neural connection between the olfactory bulb and the olfactory epithelium. The behavioral \"cat odor\" test and the histopathological exams of the lesions, which revealed a large area of necrosis with presence of hemosiderin and reactive astrogliosis, demonstrated that the bulbectomy technique used to promote anosmia was effective. The behavioral test showed that the animals from GII and GIII presented changes in olfactory sensitivity, with positive \"cat odor\" aversion and defensive reaction. This test did not show change in GI and GIV groups. Immunohistochemistry analysis was positive for GFP, suggesting the presence of eGFP transduced cells at the sites of injury. In addition, the expression of GFAP positive cells demonstrated the presence of reactive astrogliosis with glial scar at the sites of injury.

O sistema olfatório desempenha um papel relevante na exploração do ambiente e no reconhecimento social e sexual de mamíferos. Por meio deste sistema os animais podem reconhecer, detectar e discriminar uma grande quantidade de odorantes de estruturas químicas variadas, sinais químicos no ambiente essenciais para a sobrevivência e os ferormônios, que desencadeiam comportamentos sociais e reprodutivos. Algumas doenças e certos tipos de injúrias fisiológicas podem provocar a morte destas células, o que pode levar a perda da sensibilidade olfatória, embora já se saiba que este epitélio apresenta grupos de neurônios capazes de regeneração. A partir deste contexto, a terapia celular acaba sendo uma alternativa para o tratamento de patologias as quais acometem o sistema olfatório, como por exemplo, a anosmia que pode causar problemas graves, desde acidentes com gás ou comida estragada até depressão e distúrbios alimentares, causadas pela perda do paladar. Objetivou-se com este trabalho avaliar a recuperação da função olfatória de ratos anósmicos, bulbectomizados e submetidos a terapia celular com células-tronco provenientes do epitélio olfatório de ratos wistar. Para tanto foram utilizados 21 ratos machos Wistar de sessenta dias de idade, onde três foram utilizados para obtenção das células tronco do epitélio olfatório, dois para o controle cirúrgico, e restante foram divididos em 4 grupos: GI, GII, GIII e GIV os quais foram transplantados após 3, 7, 14 e 21 dias após a bulbectomia, respectivamente. A técnica cirúrgica foi realizada com incisão de pele, tecido subcutâneo e periósteo, seguida de abertura em janela de formato ovalado e remoção dos bulbos olfatórios mediante aspiração. Para a comprovação da anosmia após a cirurgia, os ratos foram submetidos ao teste comportamental do \"odor de gato\", e os do grupo controle após o período experimental foram sacrificados e a área encefálica da lesão causada pela cirurgia foi coletada onde foram realizadas análises histopatológicas. Os animais do GI, GII, GIII e GIV após 3, 7, 14 e 21 dias após bulbectomia foram anestesiados e receberam células tronco (1x106) do EOR no mesmo local da realização da bulbectomia, e posteriormente foram submetidos ao teste comportamental do \"odor de gato\". Transcorrido o período experimental, foram eutanasiados e os fragmentos de encéfalo foram coletados para análise histopatológica e imunohistoquímica. Os resultados evidenciam que realização da intervenção cirúrgica demonstrou remoção parcial do BO, com destruição da conexão nervosa entre os bulbos olfatórios e o epitélio olfatório. Ainda, a partir do teste comportamental do \"odor de gato\", e pela análise histopatológica das lesões causadas pela cirurgia, que evidenciou extensa área de necrose, com presença de hemossiderina e astrogliose reativa, constatou-se que a técnica empregada para promoção da bulbectomia foi eficaz para promoção da anosmia. A partir da análise comportamental, dos animais submetidos a terapia celular, os animais do GII e GIII apresentaram modificações no comportamento olfativo, com comportamento olfativo positivo ao \"odor do gato\", aversão comportamento defensivo, enquanto 100% dos animais do GI e GIV não apresentaram nenhuma modificação no comportamento olfativo. As análises por imunohistoquímica evidenciaram marcação positiva para o GFP, o que indica a presença das células tronco transduzidas com eGFP nos locais das lesões e ainda a expressão positiva do GFAP que evidencia a presença de astrogliose reativa com presença de cicatriz glial nos locais das lesões. / The olfactory system plays an important role in the exploration of the environment and in social and sexual behavior in mammals. Disturbances of the olfactory system such as observed in anosmia has also been related to accidents caused by gas leak and intoxications by food poisoning, in addition to eating disorders due to relation of the olfactory system with the taste. Through the olfactory system, animals recognize, detect and discriminate a large amount of odorants in a variety of chemical products, including pheromones, as well as in the environment which may guarantee their survival. Some diseases and injuries cause death of cells from the olfactory system leading to decrease or loss of the smell sensitivity. It is known that the olfactory epithelium has cells capable of regenerating neurons. Therefore, the utilization of these cells in cell therapy represents an alternative for the treatment of the olfactory system disorders. The objective of this study was to evaluate the regenaration of olfactory function of bulbectomized rats that were subjected to cell therapy with cells isolated from the olfactory epithelium. Twenty one male Wistar rats, sixty days of age were included in this study. Three rats were used for isolation of the olfactory epithelium cells, two for the surgical control and the remaining were divided into 4 groups: GI, GII, GIII and GIV corresponding to groups where cells were transplanted after 3, 7, 14 and 21 days after bulbectomy, respectively. The surgical technique was performed with skin, subcutaneous and periosteum incisions, followed by craniectomy and the removal of olfactory bulbs upon aspiration. For proof of anosmia, the rats were subjected to behavioral testing know as \"cat odor\". The animals of the control group were sacrificed and brain, with the lesion area, collected and processed for histopathological analysis. The animals of the experimental groups (GI, GII, GIII and GIV) were anesthetized and received heterologous cells (1x106) from olfactory epithelium, thorugh the same venue of the bulbectomy. These animals subsequently underwent behavioral \"cat odor\" testing. After 3, 7, 14 and 21 days of the cell injection, the rats were euthanized and the animals brains were collected for histopathological and immunohistochemical analyses. The results show that the surgical procedure promoted partial removal of olfactory bulbs, with destruction of the neural connection between the olfactory bulb and the olfactory epithelium. The behavioral \"cat odor\" test and the histopathological exams of the lesions, which revealed a large area of necrosis with presence of hemosiderin and reactive astrogliosis, demonstrated that the bulbectomy technique used to promote anosmia was effective. The behavioral test showed that the animals from GII and GIII presented changes in olfactory sensitivity, with positive \"cat odor\" aversion and defensive reaction. This test did not show change in GI and GIV groups. Immunohistochemistry analysis was positive for GFP, suggesting the presence of eGFP transduced cells at the sites of injury. In addition, the expression of GFAP positive cells demonstrated the presence of reactive astrogliosis with glial scar at the sites of injury.

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Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-09-21T17:33:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AtivacaoMicroglialLesao.pdf: 3729251 bytes, checksum: 2a6d2abaef3a0915b4ff6d9c418422e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-09-28T12:52:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AtivacaoMicroglialLesao.pdf: 3729251 bytes, checksum: 2a6d2abaef3a0915b4ff6d9c418422e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-28T12:52:18Z (GMT). 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O cérebro removido, pós-fixado, crioprotegido, cortado em criostato e os cortes obtidos submetidos à investigação imunoistoquímica com os seguintes anticorpos: Anti-GFAP (1:2000,Dako), Anti-Tau-1 (1:500,Chemicon), Anti-MBP (1:100,Chemicon International), Anti-Nogo A (1:100,Invitrogen), Anti-Iba1 (1:1000, WAKO), Anti-ED1 (1:500, Serotec) e Anti-MHC-II (1:100 Abcam), além da visualização do padrão lesivo com violeta de cresila. As lâminas marcadas pelos diferentes métodos foram avaliadas qualitativamente e algumas também quantitativamente (Anti-Nogo A, Anti-ED1, Anti-MHC-II e Anti-Tau-1), com contagens realizadas no estriado e no corpo caloso. Os dados foram tabulados, submetidos à análise estatística pelo teste de Tukey (p<0,05) e capturadas micrografias dos achados mais representativos. As lâminas coradas com violeta de cresila revelaram um aumento da densidade celular pela infiltração de células inflamatórias à área isquêmica, com aumento expressivo ao 7º dia. Nas lâminas imunomarcadas para GFAP foi encontrado aumento progressivo da população de astrócitos, assim como um aumento do volume celular em 7 e 14 dias. Oligondendrócitos patológicos marcados com Tau-1 tiveram pico de marcação ao 3º dia no estriado e ao 7º dia no corpo caloso, e a perda de compactação de mielina identificada pelo MBP foi melhor observada ao 14º dia, nos diferentes tratos. A ativação microglial identificada pelas diferentes imunomarcações apresentou seu pico ao 7º dia, tanto em estriado como em corpo caloso, porém no corpo caloso com um número muito menor quando comparado com o estriado. A morfologia microglial sofreu variações, sendo encontrado o fenótipo ramificado nos animais controles, assim como nos tempos precoces e tardios pós isquemia e o padrão amebóide/fagocítico ao 7º dia, coincidente com o maior número de células ativadas. A contagem de células Nogo-A + teve seu pico observado ao 3º dia no estriado, não sendo observadas no corpo caloso diferenças de expressão de Nogo-A entre 3 a 14 dias, apenas uma diminuição quando comparado a 30 dias. Sendo assim, microinjeções de ET-1 no estriado induziram conspícua perda tecidual, concomitante com ativação microglial progressiva, astrocitose, perda da imunoreatividade para proteína básica de mielina e lesão de oligodendrócitos em diversos tempos de sobrevida após isquemia focal. Estes eventos acometem alguns tratos de SB, como o corpo caloso. O estabelecimento da evolução temporal destes eventos neuropatológico é a base para estudos futuros, nos quais se deverá manipular a resposta inflamatória com intuito de minimizar estas alterações teciduais. / The objective of this investigation was to evaluate the degenerative pattern of several white matter tracts after striatal ischemic injury, correlating degenerative process standards with the microglial activation and expression of Nogo-A. For this purpose, focal ischemia was induced with stereotactic injection of endothelin in striatum of adult rats, and only in the control animals injected with sterile saline. The animals were perfused 3, 7, 14 and 30 days after ischemia. The brain removed, postfixed, cryoprotected, cut into cryostat sections obtained and submitted to immunohistochemical investigation with the following antibodies: anti-GFAP (1:2000, Dako), anti-Tau-1 (1:500, Chemicon), Anti-MBP (1:100, Chemicon International), Anti-Nogo-A (1:100, Invitrogen), Anti-Iba1 (1:1000, WAKO), ED1 (1:500, Serotec) and Anti-MHC II (Abcam 1:100), besides the viewing of the damage pattern with cresyl violet. Slides are marked by different methods were evaluated qualitatively and quantitatively also some (Anti-Nogo A, anti-ED-1, anti-MHC-II and anti-tau-1), counts were carried out in the striatum and in the corpus callosum. The data were tabulated, statistically analyzed by Tukey test (p <0.05) and micrographs taken of the findings more representative. The slides were stained with cresyl violet revealed an increase in cell density by the infiltration of inflammatory cells to the ischemic area, with a significant increase on day 7. The blades immunostained for GFAP was found progressive increase of the population of astrocytes and an increase in cell volume 7 and 14 days. Oligodendrocyte pathology marked with Tau-1 had peak marking the 3rd day in the striatum and the 7th day in the corpus callosum, and loss of myelin compaction identified by MBP was better at 14, in the different treatment. The microglial activation identified by different immunoblots showed a peak on day 7, both in striatum and in the corpus callosum, but in the corpus callosum with a much smaller number compared to the striatum. The morphology of microglial underwent changes, which found the branched phenotype in control animals, as well as in early and late times after ischemia and amoeboid default / phagocytic day 7, coinciding with the largest number of activated cells. The count of Nogo-A + cells peaked at 3 days observed in the striatum, and there were no differences in the corpus callosum expression Nogo-A 3 to 14 days, only a decrease compared to 30 days. Thus, microinjections of ET-1 induced conspicuous striatal tissue loss, concomitant with progressive microglial activation, astrocytosis, loss of immunoreactivity for myelin basic protein and oligodendrocytes damage in various survival times after focal ischemia. These events affect a few SB tracts, as the corpus callosum. The establishment of the temporal evolution of these events is the neuropathological basis for future studies, in which they should handle the inflammatory response in order to minimize these tissue changes.

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Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T19:14:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emirandetti_Amanda_D.pdf: 10405230 bytes, checksum: 86b2578427126b457b8a4ebeac01a1f5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Após uma lesão de um nervo periférico, astrócitos e microglia tornam-se reativos, desencadeando a chamada gliose reativa. Adicionalmente, uma porcentagem significativa dos botões sinápticos em íntima relação com os motoneurônios é eliminada, sendo este mecanismo associado à ação de fagocitose das células gliais. Recentemente, a expressão de MHC I (complexo de histocompatibilidade principal classe I) tem sido relacionada com a plasticidade das sinapses e com o processo de regeneração axonal subseqüente à transecção do nervo isquiático, sendo a manipulação da expressão dessa molécula um possível alvo terapêutico. Por sua vez, a óxido nítrico sintase induzível (iNOS), parece estar envolvida com eventos pró- e anti-apoptóticos e com processos de plasticidade das sinapses após lesão do nervo periférico. Embora alguns trabalhos tenham sugerido a participação do MHC classe I nos processos de plasticidade sináptica após a lesão do Sistema Nervoso (SN), as suas funções bem como os mecanismos moleculares que estão envolvidos nesses processos permanecem obscuros. Portanto, os objetivos principais deste trabalho foram identificar a importância relativa de distintas moléculas de MHC classe I clássico (Ia) e não clássico (Ib) na reatividade astroglial e microglial após a axotomia periférica, bem como avaliar o envolvimento da iNOS em tais processos e no grau de eliminação das sinapses. Para tais fins, foram utilizados camundongos knockout para transportador associado com a apresentação de antígeno - 1 (TAP-1), microglobulina-p2 (mp2) genes K e D do MHC I (H2-Kb / Db), iNOS e camundongos controle C57BL/6J. Os animais que foram submetidos à transecção do nervo isquiático foram processados para imunohistoquímica, histoquímica, western blotting e microscopia eletrônica de transmissão (estudo in vivo). Camundongos neonatos foram utilizados para o cultivo de astrócitos (estudo in vitro). Os resultados indicam que a ausência de complexo principal de histocompatibilidade I não clássico (MHC Ib) pode influenciar o grau de reação astroglial e microglial uma e três semanas após a axotomia periférica. Ainda, animais deficientes em iNOS apresentaram menor capacidade de expressão de complexo principal de histocompatibilidade I clássico (MHC Ia) por células da microglia uma semana após a lesão. A análise quantitativa da microscopia eletrônica indica maior retração das sinapses em animais knockout para iNOS quando comparados com a linhagem selvagem C57BL/6J. O conjunto dos resultados obtidos sugere que a gliose reativa é influenciada pela expressão de MHC I não clássico e que a iNOS pode participar de mecanismos de apresentação da forma clássica na superfície celular microglial, aumentando assim a retração sináptica e contribuindo para a resposta regenerativa neuronal após a axotomia periférica. / Abstract: Following a peripheral nerve injury, microglial and astrocytic cells become reactive, triggering the so called 'reactive gliosis'. Also, a significant percentage of the synaptic buttons to the motoneurons is eliminated and such process can be associated to the activation of glial cells. Recently, major histocompatibility complex class I (MHC I) expression has been related to the synaptic plasticity and axonal regeneration process that follows sciatic nerve transection. In this sense, the modulation of MHC I expression can be, in the future, used as a therapeutic approach in several diseases and also after trauma of the nervous system. Similarly to the MHC I, inducible nitric oxide synthase (iNOS) can be involved in the synaptic plasticity process after nerve lesion. The objectives of this work were to investigate the relative importance of MHC I expression (classical / Ia and non-classical / Ib MHC I) on the microglial and astroglial reaction after axotomy and to evaluate iNOS involvement in such process and on the degree of synaptic stripping. For this purpose, knockout mice for transporter associated with antigen processing (TAP-1), P2- microglobulin (mp^) , K and D MHC I genes (H2-Kb / Db), iNOS and wild type C57BL/6J strains were subjected to unilateral sciatic nerve transection and specimens were processed for immunohistochemistry, histochemistry, Western blotting and transmission electron microscopy (in vivo study). Astrocytes from newborn mice were also investigated in primary cell cultures (in vitro study). The results indicate that nonclassical class I major histocompatibility (MHC Ib) absence may influence the microglial and astroglial reaction one and three weeks after axotomy. Also, iNOS deficient mice presented milder classical class I major histocompatibility (MHC Ia) expression by microglia one week after lesion than C57BL/6J. Quantitative transmission electron microscopy (TEM) analysis indicates greater number of synaptic elimination in the iNOS knockout mice as compared to the wild type. Overall, the present results suggest that reactive gliosis is influenced by non-classical MHC Ia expression and iNOS molecules might participate on microglial cell surface presentation of MHC I, therefore contributing to synaptic detachment and the regenerative response after axotomy. / Doutorado / Anatomia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

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Racional: A epilepsia do lobo temporal está comumente associada à farmacorresistência e tem a esclerose hipocampal como achado neuropatológico em mais da metade dos casos. Histologicamente, a esclerose hipocampal está associada à perda neuronal diferencial e gliose, além de alterações nos níveis de moléculas associadas à homeostase da água tecidual, como a aquaporina 4 e a molécula de matriz sulfato de condroitina. Em imagens de ressonância nuclear magnética, a esclerose é caracterizada por redução de volume em sequências ponderadas em T1, aumento de sinal e tempo de relaxamento em sequências ponderadas em T2 e redução na transferência de magnetização. Justificativa e Objetivos: Uma vez que tanto o sinal T2 quando a transferência de magnetização são dependentes da água tecidual, nosso objetivo é avaliar, na formação hipocampal de pacientes com epilepsia do lobo temporal, as correlações entre populações celulares e moléculas ligadas à homeostase da água e as imagens ponderadas em T2 e transferência de magnetização. Visamos ainda definir, na formação hipocampal de indivíduos sem alterações neuropatológicas, o volume de cada um dos subcampos hipocampais. Metodologia: Pacientes com epilepsia do lobo temporal farmacorresistente (ELT, n = 43), bem como voluntários sadios (controle radiológico, CH, n = 20), foram submetidos a exames de ressonância magnética em máquina de 3T para mensuração da volumetria hipocampal, tempo de relaxamento T2 e transferência de magnetização hipocampal (exames in vivo). Após o tratamento cirúrgico para o controle das crises, os hipocampos dos pacientes com ELT foram fixados por 8 dias e submetidos aos exames ex vivo em máquina de 3T para cálculo do tempo de relaxamento T2 de cada subcampo hipocampal. Hipocampos controle (Controle historadiológico, CHR, n = 14), foram obtidos de autópsias de pacientes sem histórico ante-mortem de doença neurológica ou presença de patologia no exame do encéfalo pos mortem. Ambos os grupos controle foram pareados para idade em relação ao grupo ELT. Alguns dos casos CHR (n = 6) foram também submetidos à imagem 3D T2 em máquina de 4,7T para cálculo de volumetria dos subcampos hipocampais. Após emblocamento em parafina, secções coronais hipocampais dos casos CHR e ELT foram submetidas às técnicas de histoquímica básica Hematoxilina e Eosina e Luxol Fast Blue, e às imuno-histoquímicas para avaliação das populações neuronais (NeuN), astrócitos reativos (GFAP), micróglias ativadas (HLA-DR) e para a expressão de aquaporina 4 (AQP4) e níveis de sulfato de condroitina (CS-56). Para a comparação entre os grupos, foram realizados testes t para dados paramétricos e Mann-Whitney para dados não-paramétricos. Testes de correlação foram empregados para análise da associação entre as avaliações histológicas e os exames de ressonância magnética. Resultados: Pacientes com ELT apresentaram menor volume hipocampal, maior tempo de relaxamento T2 e menor transferência de magnetização no exame in vivo, quando comparados com o CR. O exame ex vivo para a volumetria dos subcampos hipocampais em casos do grupo CHR indicou que a fascia dentata, a região CA1 e o subículo correspondem à 85 % do volume hipocampal total. Quanto ao tempo de relaxamento T2 ex vivo, foi observado aumento em todos os subcampos hipocampais do grupo ELT, à exceção da fascia dentata, quando comparados ao CHR. A avaliação da densidade neuronal indicou redução significativa em todos os subcampos dos casos ELT, à exceção do subículo, quando comparados ao CHR. Em relação aos valores do grupo CHR, foi observada astrogliose em quase todos subcampos da formação hipocampal (a exceção da zona subgranular e do hilo) e microgliose em todos os subcampos (exceto pelo subículo) dos casos com ELT. Pacientes com ELT apresentaram redução na expressão de aquaporina 4 perivascular em todos os subcampos do hipocampo, comparados ao CHR. Aumento nos níveis de sulfato de condroitina foi observado em todos os subcampos da formação hipocampal, à exceção da camada granular, nos pacientes com ELT. O volume hipocampal e a transferência de magnetização in vivo dos pacientes com ELT correlacionaram-se tanto com a população neuronal como com os níveis de sulfato de condroitina, enquanto que o tempo de relaxamento in vivo correlacionou-se com a população astroglial e os níveis de sulfato de condroitina. O exame ex vivo corroborou a correlação entre a população glial e o tempo de relaxamento observado nos pacientes com ELT. A diferença entre o tempo de relaxamento in vivo e ex vivo correlacionou-se tanto com a difusibilidade da água no tecido como com os níveis de sulfato de condroitina. Conclusões: Nossos dados indicam correlação entre a patologia hipocampal e as imagens de ressonância nuclear magnética, sendo que a maior qualidade das imagens ex vivo permitiu uma avaliação mais direta entre o sinal de ressonância e a patologia, indicando importância da população celular e matriz extracelular para o volume hipocampal e a transferência de magnetização, e da astrogliose para o tempo de relaxamento T2. Finalmente, nossos dados mostraram que CA1, subículo e fascia dentata tem grande participação no volume hipocampal, sendo que alterações nestas regiões tem um papel mais relevante nas alterações observadas na ressonância magnética, como indicado por nossas correlações. / Rationale: Drug resistant temporal lobe epilepsy is often associated with hippocampal sclerosis. Histological evaluation reveals differential neuronal loss, gliosis and changes in molecules associated with water homeostasis, such as aquaporin 4 and chondroitin sulfate. Magnetic resonance imaging in these cases often reveals hippocampal atrophy, increased T2 signal and T2 relaxation and reduced magnetization transfer ratio in the hippocampus. Aims: Once both T2 signal and magnetization transfer are affected by tissue water, our goal was to evaluate, in the hippocampus of drug-resistant temporal lobe epilepsy patients who underwent surgery for seizure control, the associations between cellular populations, aquaporin 4 and chondroitin sulfate with T2 relaxation time and magnetization transfer. Additionally, we intended to measure the individual volume of each hippocampal subfield in hippocampus from patients without neurological disease. Methods: Patients with drug-resistant temporal lobe epilepsy (TLE, n = 43) and age-matched health volunteers (radiological control, RC, n = 20) were submitted to magnetic resonance in a 3T machine for hippocampal volumetry measure, T2 relaxation and magnetization transfer (in vivo examination). After surgical treatment for seizure control, hippocampi from the TLE patients were fixed in formalin for 8 days and then submitted to ex vivo imaging in 3T for relaxation time of every hippocampal subfield. Control hippocampi were obtained from autopsies of age-matched patients without ante mortem history of neurological disease or post mortem neurological pathology, and underwent the same ex vivo imaging (histo-radiological control, HRC, n = 14). Six cases from the HRC underwent 3D T2 imaging in a 4.7T machine, in order to measure the volumes of the hippocampal subfields. Paraffin embedded hippocampal sections from TLE and HRC were submitted to Hematoxilin-Eosin and Luxol Fast Blue histochemistries, and to immunohistochemistries for the evaluation of neurons (NeuN), reactive astrocytes (GFAP), activated microglia (HLA-DR), for aquaporin 4 (AQP4) and for chondroitin sulfate (CS-56). Students t-test or Mann-Whitneys test were performed for comparison between groups, and correlation tests were performed for the comparison between histological and magnetic resonance measures. Results: Patients with TLE presented reduced hippocampal volume, increased T2 relaxation time and reduced magnetization transfer, when compared to RC. The ex vivo volumetry of the hippocampal subfields revealed that fascia dentata, CA1 and subiculum together correspond to 85 % of the total hippocampal volume. Ex vivo relaxation time, as the in vivo, were increased in the subfields of TLE patients, when compared to HRC. Compared to HRC, TLE patients presented neuron loss and microgliosis in all hippocampal subfields but the subiculum, and astrogliosis in all hippocampal subfields but the subgranule zone and the hilus. Reduced perivascular aquaporin 4 was observed in all hippocampal subfields of TLE patients, and increased chondroitin sulfate was observed in all hippocampal subfields, with the exception of granule cell layer, of TLE patients, when compared to HRC. In TLE, both in vivo hippocampal volume and magnetization transfer correlated with the levels of chondroitin sulfate and the neuronal population, whereas the in vivo relaxation time correlated with the astroglial population and the levels of chondroitin sulfate. Ex vivo relaxation time also correlated with the astroglial population in TLE patients. The difference between in vivo and ex vivo relaxation values correlated with water difusibility and the levels of chondroitin sulfate. Conclusion: Our data indicate the importance of neuron population and extracellular matrix to both hippocampal volume and magnetization transfer, and of the reactive astrocytes for T2 relaxation. Ex vivo relaxation time allowed a more detailed evaluation, and indicated more robust correlations between reactive astrocytes and T2 relaxation. Finally, Our data indicated that CA1, the subiculum and fascia dentata are the major contributors to hippocampal volume, so changes in these subfields most likely will affect magnetic resonance imaging.

Racional: A epilepsia do lobo temporal está comumente associada à farmacorresistência e tem a esclerose hipocampal como achado neuropatológico em mais da metade dos casos. Histologicamente, a esclerose hipocampal está associada à perda neuronal diferencial e gliose, além de alterações nos níveis de moléculas associadas à homeostase da água tecidual, como a aquaporina 4 e a molécula de matriz sulfato de condroitina. Em imagens de ressonância nuclear magnética, a esclerose é caracterizada por redução de volume em sequências ponderadas em T1, aumento de sinal e tempo de relaxamento em sequências ponderadas em T2 e redução na transferência de magnetização. Justificativa e Objetivos: Uma vez que tanto o sinal T2 quando a transferência de magnetização são dependentes da água tecidual, nosso objetivo é avaliar, na formação hipocampal de pacientes com epilepsia do lobo temporal, as correlações entre populações celulares e moléculas ligadas à homeostase da água e as imagens ponderadas em T2 e transferência de magnetização. Visamos ainda definir, na formação hipocampal de indivíduos sem alterações neuropatológicas, o volume de cada um dos subcampos hipocampais. Metodologia: Pacientes com epilepsia do lobo temporal farmacorresistente (ELT, n = 43), bem como voluntários sadios (controle radiológico, CH, n = 20), foram submetidos a exames de ressonância magnética em máquina de 3T para mensuração da volumetria hipocampal, tempo de relaxamento T2 e transferência de magnetização hipocampal (exames in vivo). Após o tratamento cirúrgico para o controle das crises, os hipocampos dos pacientes com ELT foram fixados por 8 dias e submetidos aos exames ex vivo em máquina de 3T para cálculo do tempo de relaxamento T2 de cada subcampo hipocampal. Hipocampos controle (Controle historadiológico, CHR, n = 14), foram obtidos de autópsias de pacientes sem histórico ante-mortem de doença neurológica ou presença de patologia no exame do encéfalo pos mortem. Ambos os grupos controle foram pareados para idade em relação ao grupo ELT. Alguns dos casos CHR (n = 6) foram também submetidos à imagem 3D T2 em máquina de 4,7T para cálculo de volumetria dos subcampos hipocampais. Após emblocamento em parafina, secções coronais hipocampais dos casos CHR e ELT foram submetidas às técnicas de histoquímica básica Hematoxilina e Eosina e Luxol Fast Blue, e às imuno-histoquímicas para avaliação das populações neuronais (NeuN), astrócitos reativos (GFAP), micróglias ativadas (HLA-DR) e para a expressão de aquaporina 4 (AQP4) e níveis de sulfato de condroitina (CS-56). Para a comparação entre os grupos, foram realizados testes t para dados paramétricos e Mann-Whitney para dados não-paramétricos. Testes de correlação foram empregados para análise da associação entre as avaliações histológicas e os exames de ressonância magnética. Resultados: Pacientes com ELT apresentaram menor volume hipocampal, maior tempo de relaxamento T2 e menor transferência de magnetização no exame in vivo, quando comparados com o CR. O exame ex vivo para a volumetria dos subcampos hipocampais em casos do grupo CHR indicou que a fascia dentata, a região CA1 e o subículo correspondem à 85 % do volume hipocampal total. Quanto ao tempo de relaxamento T2 ex vivo, foi observado aumento em todos os subcampos hipocampais do grupo ELT, à exceção da fascia dentata, quando comparados ao CHR. A avaliação da densidade neuronal indicou redução significativa em todos os subcampos dos casos ELT, à exceção do subículo, quando comparados ao CHR. Em relação aos valores do grupo CHR, foi observada astrogliose em quase todos subcampos da formação hipocampal (a exceção da zona subgranular e do hilo) e microgliose em todos os subcampos (exceto pelo subículo) dos casos com ELT. Pacientes com ELT apresentaram redução na expressão de aquaporina 4 perivascular em todos os subcampos do hipocampo, comparados ao CHR. Aumento nos níveis de sulfato de condroitina foi observado em todos os subcampos da formação hipocampal, à exceção da camada granular, nos pacientes com ELT. O volume hipocampal e a transferência de magnetização in vivo dos pacientes com ELT correlacionaram-se tanto com a população neuronal como com os níveis de sulfato de condroitina, enquanto que o tempo de relaxamento in vivo correlacionou-se com a população astroglial e os níveis de sulfato de condroitina. O exame ex vivo corroborou a correlação entre a população glial e o tempo de relaxamento observado nos pacientes com ELT. A diferença entre o tempo de relaxamento in vivo e ex vivo correlacionou-se tanto com a difusibilidade da água no tecido como com os níveis de sulfato de condroitina. Conclusões: Nossos dados indicam correlação entre a patologia hipocampal e as imagens de ressonância nuclear magnética, sendo que a maior qualidade das imagens ex vivo permitiu uma avaliação mais direta entre o sinal de ressonância e a patologia, indicando importância da população celular e matriz extracelular para o volume hipocampal e a transferência de magnetização, e da astrogliose para o tempo de relaxamento T2. Finalmente, nossos dados mostraram que CA1, subículo e fascia dentata tem grande participação no volume hipocampal, sendo que alterações nestas regiões tem um papel mais relevante nas alterações observadas na ressonância magnética, como indicado por nossas correlações. / Rationale: Drug resistant temporal lobe epilepsy is often associated with hippocampal sclerosis. Histological evaluation reveals differential neuronal loss, gliosis and changes in molecules associated with water homeostasis, such as aquaporin 4 and chondroitin sulfate. Magnetic resonance imaging in these cases often reveals hippocampal atrophy, increased T2 signal and T2 relaxation and reduced magnetization transfer ratio in the hippocampus. Aims: Once both T2 signal and magnetization transfer are affected by tissue water, our goal was to evaluate, in the hippocampus of drug-resistant temporal lobe epilepsy patients who underwent surgery for seizure control, the associations between cellular populations, aquaporin 4 and chondroitin sulfate with T2 relaxation time and magnetization transfer. Additionally, we intended to measure the individual volume of each hippocampal subfield in hippocampus from patients without neurological disease. Methods: Patients with drug-resistant temporal lobe epilepsy (TLE, n = 43) and age-matched health volunteers (radiological control, RC, n = 20) were submitted to magnetic resonance in a 3T machine for hippocampal volumetry measure, T2 relaxation and magnetization transfer (in vivo examination). After surgical treatment for seizure control, hippocampi from the TLE patients were fixed in formalin for 8 days and then submitted to ex vivo imaging in 3T for relaxation time of every hippocampal subfield. Control hippocampi were obtained from autopsies of age-matched patients without ante mortem history of neurological disease or post mortem neurological pathology, and underwent the same ex vivo imaging (histo-radiological control, HRC, n = 14). Six cases from the HRC underwent 3D T2 imaging in a 4.7T machine, in order to measure the volumes of the hippocampal subfields. Paraffin embedded hippocampal sections from TLE and HRC were submitted to Hematoxilin-Eosin and Luxol Fast Blue histochemistries, and to immunohistochemistries for the evaluation of neurons (NeuN), reactive astrocytes (GFAP), activated microglia (HLA-DR), for aquaporin 4 (AQP4) and for chondroitin sulfate (CS-56). Students t-test or Mann-Whitneys test were performed for comparison between groups, and correlation tests were performed for the comparison between histological and magnetic resonance measures. Results: Patients with TLE presented reduced hippocampal volume, increased T2 relaxation time and reduced magnetization transfer, when compared to RC. The ex vivo volumetry of the hippocampal subfields revealed that fascia dentata, CA1 and subiculum together correspond to 85 % of the total hippocampal volume. Ex vivo relaxation time, as the in vivo, were increased in the subfields of TLE patients, when compared to HRC. Compared to HRC, TLE patients presented neuron loss and microgliosis in all hippocampal subfields but the subiculum, and astrogliosis in all hippocampal subfields but the subgranule zone and the hilus. Reduced perivascular aquaporin 4 was observed in all hippocampal subfields of TLE patients, and increased chondroitin sulfate was observed in all hippocampal subfields, with the exception of granule cell layer, of TLE patients, when compared to HRC. In TLE, both in vivo hippocampal volume and magnetization transfer correlated with the levels of chondroitin sulfate and the neuronal population, whereas the in vivo relaxation time correlated with the astroglial population and the levels of chondroitin sulfate. Ex vivo relaxation time also correlated with the astroglial population in TLE patients. The difference between in vivo and ex vivo relaxation values correlated with water difusibility and the levels of chondroitin sulfate. Conclusion: Our data indicate the importance of neuron population and extracellular matrix to both hippocampal volume and magnetization transfer, and of the reactive astrocytes for T2 relaxation. Ex vivo relaxation time allowed a more detailed evaluation, and indicated more robust correlations between reactive astrocytes and T2 relaxation. Finally, Our data indicated that CA1, the subiculum and fascia dentata are the major contributors to hippocampal volume, so changes in these subfields most likely will affect magnetic resonance imaging.