A doença de Chagas, também conhecida como tripanossomíase americana é causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi e afeta aproximadamente 10 milhões de pessoas em áreas endêmicas do México, America central e do Sul. A quimioterapia disponível atualmente limita-se a dois compostos: Nifurtimox e o Benzonidazol. Ambos os fármacos reduzem os sintomas da doença e a mortalidade das pessoas infectadas, quando utilizadas na fase aguda, mas sua eficácia na fase crônica é controversa. Além do mais apresentam vários efeitos colaterais. O T. cruzi é capaz de utilizar carboidratos e aminoácidos como fonte de energia e carbono. O nosso grupo tem estudado o envolvimento do glutamato na resistência do parasita ao estresse térmico, oxidativo e metabólico como também a importância do aminoácido GABA no metabolismo do T. cruzi, visto que este também é transportado pelo parasita. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a interferência de fármacos, que atuam via receptores ou transportadores de GABA e glutamato, no ciclo de vida do T. cruzi. Os fármacos selecionados foram: Vigabatrina, Pregabalina, MK-801, MTEP e Memantina. Os resultados demonstram que apenas Memantina apresentou um melhor efeito tripanocida. Inibiu a proliferação de formas epimastigotas, interferiu na metaciclogênese, como também afetou o metabolismo energético do parasita com a diminuição dos níveis de ATP, além de desencadear mecanismos que levam a apoptose das formas epimastigotas. Memantina também interferiu no ciclo intracelular do parasita, mais especificamente no estágio amastigota. Interessantemente as fases do ciclo do parasita que são mais afetadas, são as fases que requerem mais energia: estágios replicativos (amastigota e epimastigota), como também os processos de diferenciação e invasão celular. Apesar de apresentar valores de IC50 que podem ser considerados altos em relação aos valores descritos para formas epimastigotas tratadas com Benzonidazol, esses resultados mostram perspectivas promissoras, visto que o Memantina poderá ser utilizado como composto líder para o desenho de derivados com atividade tripanocida otimizada. / Chagas disease, also known as American trypanosomiasis is caused by the flagellate protozoan Trypanosoma cruzi and affects approximately 10 million people in endemic areas of Mexico, Central America and South America, with about 25 million people living in areas at risk of infection. The currently available chemotherapy is limited to two compounds, which are: Nifurtimox and Benznidazole. Both drugs reduce symptoms of the disease and mortality of infected people when used in the acute phase, but its efficacy in chronic phase (phase in which the majority of cases are diagnosed) is still controversial. Moreover these drugs have several side effects. T. cruzi is able to utilize carbohydrate and amino acids as carbon and energy source. Our group has studied the involvement of glutamate in parasite resistance to thermal, oxidative and metabolic stress, as well as the importance of the amino acid GABA metabolism in T. cruzi. The aim of this study was to evaluate the interference of drugs, that act in GABA and glutamate transporters or receptors, in the life cycle of T. cruzi. The drugs selected were: vigabatrin, pregabalin, MK-801, memantine and MTEP. The results showed that only memantine has a better trypanocidal effect. Memantine inhibited the proliferation of epimastigotes, interfered in metacyclogenesis, and affected the energy metabolism of the parasite with decreased levels of ATP, and trigger mechanisms that lead to apoptosis of epimastigotes. Moreover interferes with intracellular cycle of the parasite, specifically in amastigote stage. Interesting that stages of the parasite that require more energy are more affected: replicative stages (epimastigote and amastigote) as well as the processes of differentiation and cell invasion. IC50 value is more than that described to epimastigotes treateds with Benznidazole, but Memantine could be used as leader compound for the design of drugs with optimized trypanocidal activity.

A glândula pineal sintetiza o hormônio melatonina à noite e este regula diversos sistemas fisiológicos, adaptando-os às exigências de cada momento do dia. O objetivo deste trabalho foi o de analisar o perfil noturno da síntese de melatonina na glândula pineal de ratos, em diferentes idades, tratados com glutamato monossódico (MSG) no período neonatal. Ratos Wistar, machos e fêmeas, receberam injeções de MSG (4mg/g/dia) ou de solução salina (0,9%) do 2º ao 8º dia pós-natal. Foram avaliados o peso corporal e dos tecidos adiposos, o comprimento naso-anal,o perfil noturno da síntese de melatonina e da atividade da enzima AANAT, o GTT e o ITT. O MSG induziu um aumento no peso dos tecidos adiposos, sem aumento do peso corporal. Não foi observada hiperglicemia, nem intolerância à glicose, mas sim resistência insulínica. A ritmicidade circadiana da melatonina e da AANAT foi preservada, mas houve um aumento de ambos no ZT 15. As alterações na síntese de melatonina parecem decorrer das lesões hipotalâmicas provocadas pelo MSG, pela redução do NPY, aumento da insulina ou da noradrenalina. / The pineal gland synthesizes melatonin exclusively at night. Melatonin is a temporal synchronizer of several physiological functions, adapting the organism to the diurnal environmental changes. The purpose of this work was to analyze the effects of neonatal monosodium glutamate (MSG) administration on the nocturnal profile of melatonin synthesis in the pineal gland. Wistar rats, males and females, were injected neonatally with MSG (4mg/g/day) or saline solution (0.9%) from the 2nd to 8th post-natal day. Body weight and adipose tissue weight, naso-anal length, nocturnal melatonin and AANAT activity profiles, GTT and ITT were analyzed. MSG induced a great increase in adipose depots without increase in body weight. It did not induce hyperglycemia nor glucose intolerance, but induced insulin resistance. Circadian rhythmicity of melatonin synthesis and AANAT activity was not altered, but there was an increase at ZT 15 in both. It seems that melatonin synthesis changes could be related to hypothalamic lesions, through a reduction in NPY or insulin/norepinephrine elevation.

Peçonhas de aranhas são uma rica fonte de moléculas, dentre as quais se destacam os peptídeos neuroativos, que atuam no tecido nervoso de insetos e mamíferos, tais como receptores colinérgicos e glutamatérgicos A retina constitui um neuroepitelio, uma das membranas do segmento posterior do olho, é uma extensão do sistema nervoso central. A lesão isquêmica nesse tecido desencadeia um processo de degeneração celular, sendo os neurônios os principais afetados. Várias patologias oculares, como o glaucoma, estão associadas a uma degeneração neuronal secundária à isquemia, na qual o excesso de L-glutamato (L-Glu) extracelular é lesivo aos neurônios. A peçonha da aranha Parawixia bistriata contém componentes com grande potencial neuroprotetor, como a Parawixina10 (Pwx10), que atua potencializando o transporte de L-Glu e glicina para o meio intracelular. Neste contexto, diante da necessidade de se buscar novas terapias para o tratamento de neuropatologias e de se entender a lesão isquêmica, a Pwx10 surge como potencial fármaco neuroprotetor. Portanto, o objetivo deste trabalho foi analisar o potencial neuroprotetor da Pwx10, em um modelo de isquemia retiniana aguda, com e sem reperfusão, em ratos Wistar. Durante os experimentos de isquemia (ISQ), a pressão intra-ocular (PIO) foi aumentada para 120 mmHg, e mantida por 45 minutos. Nos experimentos em que houve reperfusão (ISQ/REP), após a isquemia, a pressão foi reduzida aos níveis normais e mantida por mais 15 minutos, de forma a restaurar o fluxo sanguíneo e os níveis basais da PIO. As drogas utilizadas para tratamento foram injetadas por via intravitrea, 15 minutos antes do início da isquemia. Após a cirurgia foram realizados os processos histológicos que envolvem técnicas de H-E e Fluoro-Jade C. Em seguida, foram analisadas as densidades de células viáveis na camada nuclear interna (CNI) e camada de células ganglionares (CCG). Os resultados mostraram que os tratamentos com a Pwx10 protegeram as células da CNI tanto em ISQ como ISQ/REP. Comparada com o Riluzole, a Pwx10 foi mais eficaz em CCG ISQ em 15% e CNI ISQ/REP em 23%. Portanto, a Pwx10 apresenta efeitos neuroprotetores em ratos Wistar submetidos à isquemia retiniana aguda, seguida por reperfusão ou não. / Spider venoms are a rich source of molecules, among which stand out the neuroactive peptides that act on the nervous tissue of insects and mammals, such as cholinergic and glutamatergic receptors. The retina is a neuroepithelium, a membrane lining the cavity of the eyeball, it being an extension of the central nervous system. Ischemic injury that tissue triggers a cell degeneration process, and the neurons affected major. Various eye diseases such as glaucoma, are associated with neuronal degeneration secondary to ischemia in which excess L-glutamate (L-Glu) extracellular is harmful to neurons. The venom of Parawixia bistriata spider contains components with high neuroprotective potential, as Parawixina10 molecule (Pwx10), which operates enhancing the transport of L-Glu and glycine to the intracellular medium. In this context, on the need to seek new therapies for the treatment of these diseases and to understand the ischemic injury, Pwx10 emerges as potential neuroprotective drug. Therefore the aim of this study was to evaluate the neuroprotective potential of Pwx10 on an acute retinal ischemia model, with and without reperfusion in rats. During the experiments ischemia (ISC), the intraocular pressure (IOP) was increased to 120 mmHg and maintained at this level for 45 minutes. In experiments in which there was reperfusion (I/R) after the period of ischemia, the pressure was reduced to normal levels and maintained there for 15 minutes in order to restore blood flow and baseline IOP. The drugs used for the treatment were intravitreally injected 15 minutes before the onset of ischemia. After surgery were performed histological techniques involving procedures H-E and Fluoro-Jade C. Then, viable cell densities in the inner nuclear layer were analyzed (INL) and ganglion cell layer (GCL). The results showed that the treatments with Pw10 protected the INL cells both in ISC as IR. Compared with Riluzole, the Pwx10 was more effective in GCL ISC 15% and INL I/R 23%. Therefore, Pwx10 shows neuroprotective effects in Wistar rats with acute retinal ischemia followed by reperfusion or not.

A epilepsia é uma desordem neurológica que afeta aproximadamente 65 milhões de pessoas em todo o mundo. Apesar dos erros inatos do metabolismo (EIM) não serem a causa frequente de epilepsia, o sintoma mais comum presente em desordens metabólicas são crises epilépticas. Dentro dos EIM, estão as acidemias orgânicas que podem levar a geração de crises epiléticas durante um episódio de descompensação metabólica aguda, como por exemplo a acidemia glutárica tipo I (AG I). A AG I é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima glutaril-CoA desidrogenase (GCDH). Tal alteração leva ao acúmulo de ácidos orgânicos em fluidos e tecidos. Se não diagnosticada e tratada precocemente, a doença evolui com sinais clínicos de macrocefalia, déficits neurológicos e epilepsia. O aumento dos níveis de ácidos orgânicos no cérebro diminui a atividade da enzima Glutamato Descarboxilase (GAD) no parênquima cerebral e inibe a atividade da enzima Na+,K+,-ATPase. De acordo com estes achados, prévias análises bioquímicas de neocórtex e comportamentais de um modelo animal de AG I, camundongo nocaute para a enzima GCDH tratado com dieta com sobrecarga de lisina (4,7%) (Gcdh-/--Lis), mostram decréscimo do imunoconteúdo da GAD cortical, diminuição da liberação de ácido ϒ-aminobutírico (GABA) e diminuição da atividade Na+,K+,-ATPase e presença de crises epilépticas espontâneas Neste trabalho (aprovado pelo CEP-HCPA-140270) usamos este modelo animal de AG I para avaliar a função sináptica GABAérgica neocortical através de estudos eletrofisiológicos e bioquímicos, além de avaliar a expressão e o estado de fosforilação subunidade α da Na+,K+,-ATPase no neocórtex. A atividade da enzima GAD neocortical foi medida pela técnica de HPLC; as correntes inibitórias pós-sinápticas espontâneas e miniaturas (CIPS) nos neurônios piramidais foram avaliadas através da técnica eletrofisiológica de patch-clamp in vitro e avaliação da expressão total e a fosforilação do resíduo de Ser943 da Na+,K+,-ATPase neocortical foi feita através da técnica de Western Blot em camundongos Gcdh-/--Lis (P30-P45). Os resultados foram comparados com animais Gcdh-/- e Gcdh+/+ tratados com dieta normal (Gcdh-/--N e Gcdh+/+, respectivamente). Nossos resultados mostraram uma diminuição significativa da atividade da GAD neocortical nos animais Gcdh-/--Lis quando compara aos animais Gcdh+/+ (P<0,05). A frequência das CIPS espontâneas e miniaturas nas células piramidais da camada V do neocórtex dos animais Gcdh-/-- Lis foi significativamente menor quando comparada às células dos animais Gcdh-/--N e Gcdh+/+ (P<0,0003). A curva de probabilidade cumulativa e a análise estatística de Kolmogorov-Smirnov confirmaram a diminuição na frequência das CIPS espontâneas e miniaturas (P<0,0001). A expressão da subunidade α da bomba Na+,K+-ATPase mostrou-se aumentada no neocórtex dos animais Gcdh-/--Lis quando comparada aos demais grupos (P<0,001). A avaliação do estado de fosforilação do resíduo de Ser943 revelou que os animais Gcdh-/--Lis apresentaram um aumento significativo da expressão do resíduo943 no neocórtex quando comparada aos demais grupos (P<0,001). Nossos dados sugerem que os animais Gcdh-/--Lis apresentam uma redução na transmissão sináptica GABAérgica neocortical que pode estar associada à disfunção da enzima GAD; e uma diminuição da atividade da bomba Na+,K+-ATPase neocortical possivelmente causada pela diminuição da expressão da enzima e pelo aumento da fosforilação do resíduo Ser943 da subunidade α no neocortical. Estas alterações em conjunto podem estar contribuindo para os mecanismos de epileptogênese na AG I. / The epilepsy is a neurological disorder that affects approximately 65 million people throughout the world. Despite of inborn errors of metabolism (IEM) not being a frequent cause of epilepsy, the most common symptom in metabolic disorders are epileptic seizures. Within the IEM, are the organic acidemias, such as, glutaric acidemia type I (GAI), that are associated with epileptic seizures during acute metabolic decompensation. The GAI is an autosomal recessive disease caused by deficiency of the enzyme glutaryl-CoA dehydrogenase (GCDH).This deficiency leads to the accumulation of organic acids in body fluids and tissues. If not diagnosed and treated early, this disease evolves to neurological deficits, macrocephaly and epilepsy. The increased levels of organic acids in the brain, such as glutaric, glutaconic and 3-hydroxyglutaric acids, decreases the activity of the enzyme glutamic acid decarboxylase (GAD) in the brain parenchyma and cause the inhibition of the enzyme activity NA+,K+-ATPase. Interestingly, previous biochemical and behavioral analysis of an animal model of GAI, the GCDH knockout mice treated with lysine overload diet (4.7%) (Gcdh-/--Lis), had shown decreased GAD immune content, reduced GABA release and decreased activity Na+,K+-ATPase in the neocortex; and development of spontaneous seizures. In this work (approved by the CEP-HCPA-140270) we used this animal model to study the neocortical GABAergic synaptic function and the expression and the phosphorylation state of Na+,K+-ATPase α subunit in the neocortex. The GAD activity was measured by HPLC technique; the spontaneous and miniature inhibitory post-synaptic currents (IPSC) were evaluated by in vitro patch-clamping recordings from pyramidal cells; and the expression and the phosphorylation of total residue to Ser943 of Na+, K+- ATPase was performed by Western Blot in mice Gcdh-/--Lis (P30-P45). As controls we used Gcdh (Gcdh-/--N) and Gcdh+/+ animals treated with normal diet. Our results showed a significant decrease in the neocortical GAD activity in Gcdh-/--Lis mice when compared to Gcdh+/+ group (P<0.05). The spontaneous and miniature IPSC frequencies onto layer V pyramidal cells from Gcdh-/--Lis mice were significantly lower when compared to Gcdh-/--N and Gcdh+/+ mice (P<0.0003). The cumulative probability and the statistical analysis the Kolmogorov-Smirnov confirmed the decrease in the frequency of spontaneous and miniature IPSC (P<0.0001). The expression of Na+,K+-ATPase α subunit was higher in the neocortex from Gcdh-/--Lis when compared to the other groups (P<0.001). Also, the Gcdh-/--Lis mice had a significant increased fosforilation of Na+,K+-ATPase residual Ser943 in the neocortex when compared to the other groups (P<0.001). Our data suggested that the neocortex of Gcdh-/--Lys mice exhibited reduction in GABAergic inhibition that may be attributed to a GAD dysfunction level; and decreased Na+,K+-ATPase activity that could be caused by decrease in its expression and increased phosphorylation of residue Ser943 α subunit. Taken altogether, these alterations could contribute to the mechanisms of epileptogenesis observed in GAI.

O Diabetes mellitus (DM) é uma desordem metabólica caracterizada principalmente por hiperglicemia crônica. Durante o DM, a atenção está voltada principalmente para doenças que afetam sistemas periféricos, contudo, as complicações do DM podem resultar em danos ao sistema nervoso central (SNC), podendo levar a prejuízos cognitivos. Em vista disso, o objetivo desta tese foi investigar alterações no SNC, particularmente relacionadas às funções astrocitárias e do funcionamento das barreiras encefálicas em modelo animal de DM baseando-se nas alterações periféricas. Além disso, foi analisado o efeito da exendina-4 (EX-4), um agonista dos receptores do peptídeo semelhante ao glucagon (GLP-1), em reverter os parâmetros avaliados. Os resultados observados mostraram prejuízos periféricos e no SNC decorrentes do DM. O DM foi responsável pela excessiva produção de AGEs e alterações em parâmetros periféricos como peso corporal, glicemia, hemoglobina glicada (HbA1c) e peptídeo C. Ao analisar o SNC, observamos prejuízo nas funções cognitivas, em parâmetros astrocitários, disfunções nas barreiras encefálicas e diminuição do conteúdo da subunidade GluN1 do receptor N-metil D-Aspartato (NMDA). O tratamento com EX-4 reverteu o prejuízo cognitivo, o dano nas barreiras encefálicas, a captação de glutamato e o conteúdo de GluN1. No entanto, a EX-4 não teve efeito sobre a glicemia e formação de AGEs. O dano em funções astrocitárias e nas barreiras encefálicas observado no DM pode ser decorrente da ativação de vias de sinalização desencadeadas pelos elevados níveis de AGEs. Da mesma maneira, o prejuízo no comportamento cognitivo provavelmente possa ser atribuído aos danos astrocitários e nas barreiras encefálicas observados no DM. O efeito da EX-4 na melhora cognitiva possivelmente seja devido aos seus efeitos na captação de glutamato, no conteúdo de GluN1 e na recuperação das barreiras do encéfalo. Ainda, os papéis já estabelecidos da EX-4 na ativação de vias de sinalização relacionadas com a aprendizagem e memória e na diminuição da expressão de mediadores inflamatórios, podem ter atenuado os danos causados pela hiperglicemia e pelo acúmulo de AGEs. No entanto, mais estudos são necessários para estabelecer o mecanismo de ação da EX-4 na recuperação dos danos causados pelo DM no SNC. / Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder characterized primarily by chronic hyperglycemia. During the DM, attention is mainly focused on diseases affecting peripheral systems. However, DM complications may result in damage to the central nervous system (CNS), leading to cognitive impairments. In view of this, the aim of this thesis was to investigate changes in the CNS, particularly related to astrocytic functions and the functioning of the brain barriers in animal model of DM relying on the peripheral changes and to analyze the effect of exendin-4 (EX-4), an agonist of glucagon like peptide-1 (GLP-1) receptors, in reversing the parameters evaluated. The observed results showed peripheral and CNS damage resulting from DM. The DM was responsible for the excessive production of AGEs and changes in peripheral parameters such as body weight, blood glucose, glycated hemoglobin (HbA1c) and C-peptide When assessing the CNS, we observed impairment in cognitive functions, astrocytic parameters, dysfunctions in the brain barriers and decrease in N-methyl-D-aspartate (NMDA) GluN1 subunit content. Treatment with EX-4 reversed the cognitive impairment, damage in brain barriers, glutamate uptake and GluN1 content. However, the EX-4 had no effect in the glycemia and ADEs formation. The loss of astrocytic and brain barriers functions observed in DM may be due to the activation of signalling pathways triggered by high levels of AGEs. In addition, impairment in cognitive behavior can probably be attributed to astrocyte and brain barriers damage observed in DM. The effect of EX-4 on the cognitive improvement possibly be due to its effects on glutamate uptake, in the GluN1 content and in the recovery of the brain barriers. In addition, the EX-4 established roles in the activation of signalling pathways associated with learning and memory and in the decrease expression of inflammatory mediators, can attenuate the damage caused by hyperglycemia and by accumulation of AGE. However, further studies are needed to establish the mechanism of EX-4 action in the recovery of damage caused by DM in CNS.

Este trabalho apresenta a continuidade da avaliação farmacológica do derivado Nfenilpiperazínico LASSBio-579 em busca de um novo candidato a antipsicótico de segunda geração. Em estudos anteriores, demonstramos que LASSBio-579 base livre é um potencial candidato a antipsicótico atípico capaz de modular três diferentes sistemas neurotransmissores envolvidos na patofisiologia da esquizofrenia: a neurotransmissão dopaminérgica, serotonérgica e glutamatérgica; entretanto, LASSBio-579 na forma de cloridrato apresenta baixa biodisponibilidade. Neste trabalho avaliamos inicialmente a ação de LASSBio-579.HCl. -ciclodextrina, proposto como alternativa para melhorar a biodisponibilidade. Porém, quando avaliado no modelo de escalada induzida por apomorfina, preditivo de atividade antipsicótica, essa preparação não foi efetiva. Assim, seguimos a avaliação farmacodinâmica com LASSBio-579 base livre, utilizando modelos preditivos de atividade antipsicótica, em camundongos. Neste trabalho foram realizados ainda ensaios in vitro, onde se avaliou a ação de LASSBio-579 sobre a viabilidade celular, captação de glutamato e secreção de proteína S100B, utilizando-se para isso fatias hipocampais de ratos tratadas de forma aguda com LASSBio-579 nas concentrações de 0,1; 1,0; 10 e 20μM. / This study presents the continuity of the pharmacological evaluation of the Nphenilpiperazine derivative LASSBio-579, searching a new second generation antipsychotic compound. In previous studies we have demonstrated that LASSBio- 579 in form of base is a potential atypical antipsychotic able to modulate three different neurotransmitter systems involved in the pathophysiology of schizophrenia: dopaminergic, glutamatergic and serotonergic. However, LASSBio-579 hydrochloride has low bioavailability. In this study we evaluated LASSBio-579.HCl. -cyclodextrin, prepared with the aim of increasing oral bioavailability, in the apomorphine induced climbing in mice, which is a model predictive of antipsychotic activity; and it was not effective. Thus, we continue the study with LASSBio-579 in form of base by testing it in others mice models predictive of antipsychotic activity. In this study, also were made in vitro studies performed in hippocampal acute slices which demonstrated that LASSBio-579 induced a glutamate uptake inhibition and also inhibited the S100B protein secretion.

Os astrócitos são células gliais do sistema nervoso central (SNC) que, entre diversas funções, tem um importante papel na manutenção do ambiente extracelular, removendo neurotransmissores e íons os quais podem ser tóxicos em altas concentrações. Estas células estão envolvidas em diversas doenças neurodegenerativas e representam um importante alvo de estudo para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas. A técnica de cultura primária (CP) de astrócitos de ratos é amplamente utilizada como modelo para o estudo de características mecânicas e bioquímicas dessa célula em um sistema isolado. Alternativamente, astrócitos imortalizados por transfecção (AI) e a linhagem C6 de rato (C6) são usados como modelo astrocítico, uma vez que são células mais homogêneas, além de serem de fácil e rápida manipulação. No entanto, apesar de resultados divergentes serem encontrados na literatura, existe uma carência de estudos comparativos entre estes três modelos experimentais. A escolha de um modelo adequado para o estudo destas células nos permitiria estudar de forma mais precisa as funções extracelulares de proteínas como a S100B. Essa proteína pode ser liberada ou secretada principalmente por astrócitos no SNC e, apesar de possuir efeitos tróficos, exerce funções tóxicas, quando em altas concentrações no meio extracelular. Apesar disso, pouco se sabe sobre o processo de remoção da S100B extracelular. Em vista disso, o objetivo desta tese foi comparar e caracterizar funcionalmente a CP, AI e C6 no que diz respeito a diferenças morfológicas, marcadores proteicos e funções clássicas astrocíticas, bem como estudar a capacidade destas células de internalizar a proteína S100B, avaliando-se o mecanismo deste processo. Além disso, foi realizada a padronização de um ensaio colorimétrico utilizando a atividade glutamil-transferase da glutamina sintetase (GS), visto a carência deste ensaio em cultura de astrócitos e em diferentes estruturas cerebrais. Esta enzima é considerada um marcador astrocítico e sua disfunção pode comprometer o ciclo glutamina-glutamato, processo relacionado ao quadro de excitotoxicidade glutamatérgica, observado em doenças neurodegenerativas. O ensaio mostrou-se preciso, sensível, linear, específico e com alta aplicabilidade no SNC e nos modelos de cultura celular. Nossos resultados mostraram que as duas linhagens celulares (AI e C6) foram positivas para proteínas características de astrócitos, bem como funcionais no metabolismo glutamatérgico e energético. No entanto, estes parâmetros mostraram-se reduzidos em estado basal em comparação com a CP. Frente a estímulos específicos, os AI não se mostraram como um modelo reprodutível das funções astrocíticas clássicas, ao contrário da linhagem C6, a qual apresentou resposta similar aos astrócitos de CP. De forma geral a linhagem C6 representou um modelo válido para estudo das características astrocíticas estudadas, porém sempre com valores basais reduzidos quando comparados com a CP que, em nossa avaliação, representou um melhor modelo para o estudo da internalização da proteína S100B. Estas células foram capazes de endocitar a S100B extracelular por um mecanismo dependente de RAGE e dinamina. Uma vez internalizada, a S100B seguiu pela via endocítica, colocalizando com importantes marcadores, como Dextran e Lysotracker. As vesículas de S100B mostraram um aumento de direcionalidade ao longo do tempo de incubação, afetado pela variação de cálcio intracelular. Estes dados mostram a importância da escolha de um modelo in vitro adequado de cultura de astrócitos, bem como evidenciam o importante papel destas células na remoção de concentrações tóxicas da proteína S100B do meio extracelular, auxiliando na compreensão dos mecanismos de sinalização desta proteína. / Astrocytes are glial cells that participate in a variety of function of central nervous system (CNS) such as the maintenance of the extracellular environment, removing toxic concentration of ions and neurotransmitters. These cells are involved in several neurodegenerative diseases and are important targets for the development of therapeutic strategies. Astrocyte primary culture (PC) is a potent instrument to study these cells in an isolated system, allowing the elucidation of mechanistic features specific for this type of cell. An alternative to this model is the use of cell lines, such as immortalized astrocytes (IA) or C6 glioma cells (C6). These linages have the advantage to present more homogeneous features, are easily, faster and lower cost to manipulate. Despite these facilities, cell lines present highly proliferative features and some different characteristics in comparison to PC, which put into question the validity of them as an astrocytic model. The selection of a suitable model to the study of astrocytes would allow us to evaluate protein extracellular effects, such as S100B with greater reliability. This protein is released and secreted mainly by astrocytes in the CNS, exerting trophic and toxic effect in a RAGE dependent manner. S100B toxic effects are shown in high extracellular concentrations, although the clearance of this protein from the extracellular space is poorly understood. In view of this, the goal of this research was to show a comparative analysis of PC, IA and C6 regarding morphological features, protein profile and classical astrocytic functions. Furthermore, we evaluated the mechanism of S100B internalization, characterization of internalized vesicles and intracellular dynamics in astrocytes. In addition, the standardization of a colorimetric assay to measure the glutamyl-transferase activity of glutamine synthetase (GS) was performed, considering the lack of this study in culture of astrocytes and different brain structures. This enzyme is considered an astrocytic marker and any dysfunction may compromise the glutamine-glutamate cycle, which is observed in many neurodegenerative diseases. The assay was accurate, sensitive, linear, specific and with high applicability in the CNS. Our results showed that the two cell lines (IA and C6) were positive for characteristic proteins of astrocytes, although expressing less quantities then PC. Similarly, the glutamatergic and energetic metabolism and cellular communication by gap junction also showed to be reduced in lineages cells. IA did not reveal a reproducible model of classic astrocytic functions, in opposite to C6 cells that presented a similar response to PC when submitted to the same stimulus. Nevertheless, PC showed pronounced astrocytic characteristics, representing the best model for the study of S100B protein internalization. The results in this study revealed that cultured astrocytes efficiently remove fluorescently labeled extracellular S100B in a time-dependent manner by vesicle endocytosis. The internalization was RAGE and dynamine dependent. In time, vesicles capturing S100B exhibit directional mobility, meaning that vesicles get functionally attached to the cytoskeleton. Moreover, the mobility of vesicles capturing S100B was affected by changes in [Ca2+]. These data support to the understanding of the mechanism of extracellular signaling of S100B protein, as well as the role of astrocytes in this regulation.

O glioblastoma (GBM) é o mais comum dos tumores primários malignos que afetam o Sistema Nervoso Central (SNC), sendo um dos cânceres mais letais. A ressecção cirúrgica desse tumor é o tratamento de intervenção inicial mais utilizado nos pacientes. Embora a radioterapia e a quimioterapia aumente a sobrevida, a maioria dos pacientes chega ao óbito em até um ano após o diagnóstico. Além disso, os GBM estão entre os tumores mais resistentes à radiação e à quimioterapia. Dessa forma, torna-se imprescindível a busca de novas estratégias terapêuticas que visem à melhora da qualidade de vida dos pacientes e ao aumento do tempo de sobrevida. O glutamato (L-Glu) é o aminoácido encontrado em maior concentração no SNC e ele exerce seus papéis fisiológicos e patológicos através da ativação de receptores de membrana metabotrópicos e ionotrópicos. Diversos estudos in vitro e in vivo têm demonstrado que células de GBM liberam altos níveis de L-Glu para o meio extracelular, o que promove a sua proliferação e migração, contribuindo para a malignidade deste tipo de tumor. De fato, é provável que a ligação desse aminoácido aos receptores metabotrópicos de glutamato (mGluR) relacione-se com a agressividade dos GBM, visto que eles são amplamente expressos nestas células. Dessa forma, o objetivo desta tese foi investigar o papel dos mGluR sobre a agressividade de GBM, buscando uma assinatura gênica que tenha valor como potencial biomarcador prognóstico e preditivo de tratamento complementar adjuvante. Através da uma meta-análise de duas coortes de amostras de GBM humanos foi possível identificar uma assinatura gênica de mGluR com valor prognóstico, na qual biópsias com alta expressão gênica de mGluR3 e baixa de mGluR4 e mGluR6 predizem um desfecho antecipado para os pacientes. O potencial desses receptores sobre a malignidade desses tumores foi avaliado por experimentos in vitro utilizando o tratamento de linhagens de GBM com ligantes de mGluR. O bloqueio farmacológico de mGluR do grupo II pelo antagonista LY341495 e a ativação farmacológica de mGluR III por L-AP4 diminuíram a porcentagem de células de linhagem de GBM em 25-28 %. A combinação desses tratamentos não apresentou efeito sinérgico. O potencial da assinatura gênica também foi avaliado in vivo utilizando ratos implantados ortotopicamente com células da linhagem C6 e tratados intracisternalmente com os ligantes de mGluR e intraperitonealmente com quimioterápico padrão, a temozolamida. Os resultados obtidos nos experimentos in vivo, apesar de preliminares, em relação ao tratamento com os ligantes de mGluR, são muito promissores, permitindo várias perspectivas em relação a adaptações de protocolo e a realização de experimentos complementares. Este estudo demonstrou que a avaliação da expressão gênica de mGluR3, 4 e 6 em biópsias de GBM humanos possui um grande potencial prognóstico. A diminuição do número de células da linhagem C6 após o tratamento in vitro com ligantes de mGluR (LY341495 e L-AP4) está de acordo com o comportamento de agressividade previsto nos estudos in silico. Embora mais experimentos in vitro e in vivo sejam necessários para melhor avaliação do potencial dessa assinatura gênica de mGluR, os resultados obtidos indicam que a avaliação da expressão dos oito subtipos de mGluR em biópsias de GBM pode ser considerada em âmbito clínico para guiar futuras intervenções quimioterápicas. / Glioblastoma (GBM) is the most common malignant primary tumor of Central Nervous System (CNS) and one of the most lethal cancers. Surgical resection of this tumor is the most commonly initial intervention treatment used in patients. Although radiotherapy and chemotherapy increase survival, it is expected that the majority of patients will die within a year after diagnosis. In addition, GBM are among the most radiation- and chemotherapy-resistant tumors. Thus, it is imperative to search for new therapeutic strategies that aim to improve patients' quality of life and to increase survival time. Glutamate (L-Glu) is the amino acid found in higher concentration in CNS and it exerts its physiological and pathological roles through the activation of metabotropic and ionotropic membrane receptors. Several studies have demonstrated in vitro and in vivo that GBM cells release high levels of L-Glu into extracellular medium. This event was shown to promote GBM proliferation and migration, contributing to the malignancy of this type of tumor. Indeed, it is likely that the binding of that amino acid to metabotropic glutamate receptors (mGluR) relates to GBM aggressiveness, since they are widely expressed in these cells. Thus, the objective of this work was to investigate the role of mGluR on GBM aggressiveness, searching for a gene signature that has potential value as biomarker to predict the prognosis and adjuvant complementary treatment. Through the meta-analysis of two GBM human samples cohorts, it was possible to identify an mGluR gene signature with prognostic value, in which biopsies with high mGluR3 and low mGluR4 and mGluR6 gene expression predict an early outcome for patients. The potential of these receptors on the malignancy of these tumors was assessed by in vitro experiments through the treatment of GBM lineages with mGluR ligands. Pharmacological blockade of group II mGluR by LY341495 and pharmacological activation of group III mGluR by L-AP4 decreased the amount of C6 cells in 25-28 %. The combination of these treatments had no synergistic effect. The potential of the gene signature was also assessed in vitro using GBM-implanted rats treated intracisternally with mGluR ligands and intraperitoneally with standard chemotherapy, temozolomide. The results obtained in in vivo experiments, although very preliminary in relation to treatment with the mGluR ligands, are very promising, allowing several perspectives regarding protocol adaptations and the accomplishment of complementary experiments. This study demonstrated that evaluation of mRNA levels of mGluR3, 4, and 6 in human GBM biopsies has a great prognostic potential. The decrease in number of C6 cells after in vitro treatment with mGluR ligands (LY341495 and L-AP4) is in accordance with the predicted aggressiveness behavior proposed in silico. Although further in vitro and in vivo experiments are required for better evaluation of mGluR gene signature potential, these results indicate that evaluation of the eight mGluR subtypes in GBM biopsies may be considered in clinical scope to guide future chemotherapeutic interventions.

Exposição a estressores incontroláveis leva a mudanças comportamentais e neuroquímicas, que têm sido associadas ao mau funcionamento da via Núcleo Mediano da Rafe (NMnR) Hipocampo Dorsal (HD). Estas mudanças comportamentais podem ser atenuadas por injeções intra hipocampais de NMDA ou de agonistas 5-HT1a. Ativação de receptores NMDA (NMDAr) aumentam os níveis de serotonina tanto no NMnR quanto no HD. Neste trabalho, nosso obejtivo foi analisar, em animais expostos ao Teste do nado forçado, se a ativação ou bloqueio dos receptores NMDA antes da exposição ao agente estressor ou 24 horas após essa exposição podem prevenir ou atenuar os efeitos do estresse. Ratos Wistar machos receberam duas injeções intra-NMnR de Salina (Sal), NMDA (1nmoles/0,2µL; agonista NMDAr) e/ou AP-7 (3nmoles/0,2µL; antagonista NMDAr) compondo os grupos experimentais: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP-7+Sal, AP-7+NMDA. As drogas foram administradas em dois grupos experimentais, antes da pré-exposição ao nado forçado ou 24 horas após a pré-exposição e antes do teste. Foram analisados o tempo de latência para o primeiro episódio de imobilidade e o tempo total de imobilidade. A análise dos resultados mostrou que a administração de AP-7 antes da pré-exposição ou antes do teste e a administração de NMDA antes do teste, atenuaram os efeitos comportamentais causados pelo estresse, mostrando o envolvimento desses receptores nos mecanismos de adaptação a eventos aversivo e também que o momento no qual ocorre a intervenção farmacológica influencia essa adaptação. / Exposure to uncontrollable stressors leads to behavioral and neurochemical changes, which has been associated to mal functioning of the Median Raphe Nucleus (MnRN)-Dorsal Hippocampus (DH) serotoninergic pathway. These deficits can be attenuated by intra-hippocampal injections of NMDA antagonists or 5-HT1a agonists. Activation of MnRN glutamatergic NMDA receptors (NMDAr) increases serotonin release in both MnRN and DH. We previously showed that MnRN injections of NMDA (NMDAr agonist) and/or AP7 (NMDAr antagonist) after pre-test attenuated total time spent immobile in the forced swim test (FST). In this study we used the forced swim test to investigated whether activation and/or blockade of MnRN NMDAr before exposure to swim stress or 24 hours after the exposure, could prevent the effects of this stressor. Rats with cannulas aimed to the MnRN received two intracerebral injections (0.2µl each) of Saline (Sal), AP7 (3nmols) and/or NMDA (1nmol)(5 min interval), administered as follows: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP7+Sal and AP7+NMDA. The animals were forced to swim for 15 min and 24 hrs later rats were re-exposed to FST One group received the treatment before exposure to stress and another group received it 24 hrs later, right before the test. Latency to display immobility and total time spent immobile were registered. After test, all animals were sacrificed under deep anesthesia, perfused and had their brains removed for histological analysis to confirm site of injection. Only animals who had their sites of injection confirmed were used in the analysis (ONEWAY ANOVA/Tukey test). Our data suggest that blockade of glutamatergic neurotransmission in the MnRN before exposure and 24 hrs later, and activation of this transmission 24 hrs later to stress prevents the behavioral consequences of forced swim stress.

O Acidente vascular cerebral é uma doença aguda neuroinflamatória cuja prevalência aumentou nos últimos anos. Seus sintomas são decorrente da morte neuronal provocada pela privação de glicose e oxigênio. Após a morte neuronal, há liberação de citocinas, radicais livres e neurotransmissores, dentre eles o glutamato. Nosso objetivo é averiguar como o glutamato através do seu receptor NMDA modula a resposta inflamatória tanto de células residentes do SNC, quanto de células imunes infiltrantes. Para a realização desse estudos, realizamos experimentos in vitro e in vivo com o bloqueador do NMDAr, sob o processo de hipóxia. Nossos resultados demonstraram que a sinalização por NMDAr modula a expressão de moléculas envolvidas na apresentação de antígeno em células da microglia e macrófagos, bem como na produção de óxido nítrico por neutrófilos. O seu bloqueio diminui morte celular e lesão cerebral. Por fim, nossa pesquisa mostra que a sinalização NMDAr está envolvido não só com excitotoxicidade, mas também com a modulação da resposta da células inata. / Stroke is an acute neuroinflammatory disease whose prevalence has increased in recent years. Its symptoms are due to the neuronal death caused by the deprivation of glucose and oxygen. After neuronal death, there is release of cytokines, free radicals and neurotransmitters, among them glutamate. Our goal is to investigate how glutamate through its NMDA receptor modulates the inflammatory response of both resident CNS cells and infiltrating immune cells. For the accomplishment of these studies, we performed experiments in vitro and in vivo with the NMDAr blocker under the hypoxia process. Our results demonstrated that NMDAr signaling modulates the expression of molecules involved in the presentation of antigen in microglia and macrophages cells, as well as in the production of nitric oxide by neutrophils. Its blockage decreases cell death and brain damage. Finally, our research shows that NMDAr signaling is involved not only with excitotoxicity, but also with the modulation of the innate cell response.