A isquemia cerebral é uma das principais causas de morte no mundo, sendo decorrente de uma interrupção transitória ou permanente do fluxo sanguíneo, podendo levar à massiva morte neuronal. Um dos eventos neurotóxicos relacionados à isquemia é o aumento excessivo da concentração de glutamato extracelular, o que leva a hiperestimulação do sistema glutamatérgico (excitotoxicidade) podendo assim desencadear uma cascata de eventos intracelulares nos neurônios culminando em sua morte. Nos últimos anos, o nucleosídeo guanosina tem ganhado atenção dos pesquisadores devido ao seu potencial efeito neuroprotetor frente a insultos envolvendo excitotoxicidade. Na maioria dos experimentos in vivo no qual foram observados efeitos neuroprotetores, a guanosina foi administrada sistemicamente, apresentando considerável variabilidade na magnitude de seus efeitos entre os animais. Dado que a guanosina é uma molécula endógena, podendo ser rapidamente metabolizada via sistêmica até alcançar o cérebro, novas vias de administração devem ser exploradas a fim de maximizar seus efeitos neuroprotetores. A administração pela via intranasal tem se mostrado uma excelente alternativa visto que a boa perfusão da mucosa nasal fornece um excelente local para uma rápida absorção de drogas e transporte para o cérebro via líquido cefalorraquidiano (liquor). Neste sentido, nesta dissertação avaliamos o perfil farmacocinético da administração intranasal de guanosina e seu potencial neuroprotetor em um modelo de isquemia do córtex parietal cerebral por termocoagulação em ratos. Desta maneira, investigamos a concentração de guanosina e seus metabólitos em diferentes estruturas cerebrais, além do liquor e plasma após administração de diferentes doses, volumes de injeção e tempos após injeção intranasal de guanosina pelos métodos de CLAE e de quantificação de radioatividade. Houve diferenças significativas na concentração de purinas presentes nas estruturas analisadas (bulbo, córtex e hipocampo) além do liquor e do plasma. Observamos uma proporcionalidade entre o aumento significativo de radioatividade em relação ao aumento da concentração e do volume. Além disso, comparamos os parâmetros, acima citados, de animais que receberam administração de guanosina pela via intranasal ou intraperitoneal ou não receberam guanosina, apresentando diferenças significativas entre os grupos analisados. A indução isquêmica causou prejuízo sensoriomotor e lesão cerebral nos animais, os quais foram revertidos pelo tratamento com guanosina. Além disso, diferenças significativas na concentração das purinas foram observadas no plasma e no liquor desses animais as quais podem estar envolvidas tanto com o dano nos animais isquêmicos quanto com o efeito neuroprotetor da guanosina. Assim, este trabalho é o pioneiro mostrando a viabilidade da administração intranasal de guanosina, além de reforçar o efeito neuroprotetor da mesma frente a um modelo de isquemia. / Cerebral ischemia is a major cause of death worldwide is caused by a transient or permanent interruption of blood flow and can lead to massive neuronal death. One of neurotoxic events related to ischemia is the excessive increase in the extracellular concentration of glutamate, which leads to hyperstimulation of the glutamatergic system (excitotoxicity) thus triggering a cascade of intracellular events culminating in neurons death. In recent years, the guanosine nucleoside has claimed researchers attention because of its potential neuroprotective effect against insults involving excitotoxicity. In most in vivo experiments in which guanosine presented neuroprotective effects, it was administered systemically, resulting in considerable variability in the magnitude of their effects. Since guanosine is an endogenous molecule being rapidly metabolized systemically before to reach the brain, new routes of administration should be explored in order to maximize their neuroprotective effects. The intranasal route has proven to be an excellent alternative because the good perfusion of the nasal mucosa provides a great via for a quick absorption for drug transport to the brain via cerebrospinal fluid (CSF). In this sense, this thesis evaluated the pharmacokinetic profile of intranasal administration of guanosine and its potential neuroprotective in a model of cerebral ischemia in parietal cortex by thermocoagulation in rats. Thus, we investigated the concentration of guanosine and its metabolites in different brain structures, as well as CSF and plasma after administration of different doses, injection volumes and times after intranasal injection of guanosine by HPLC methods and quantification of radioactivity. There were significant differences in the concentration of purines present in the analyzed structures (cerebral bulb, cortex and hippocampus) plus CSF and plasma. We observed proportionality between the significant increase of radioactivity in relation to the increased concentration and volume. Furthermore, we analyzed these parameters in the plasma and CSF of rats which received intranasally or intraperitoneally injection of guanosine and with those that did not receive it, showing significant differences between these groups. The ischemic induction caused sensorimotor deficit and brain injury, which were reversed by guanosine treatment. Moreover, significant differences in the concentration of purines were observed in plasma and CSF of the animals which can be related with both the ischemic damage as well as with the neuroprotective effect of guanosine. In conclusion, this work is the pioneer showing the viability of intranasal administration of guanosine, in addition to reinforcing the potential neuroprotective effect of guanosine.

A isquemia cerebral é uma doença grave, sendo a segunda causa mais comum de morte e a principal causa de incapacidade em todo o mundo. A redução repentina do fluxo sanguíneo cerebral leva à diminuição do fornecimento de oxigênio e de glicose, resultando em uma falha no metabolismo energético cerebral. Este desequilíbrio no metabolismo energético é claramente o elemento chave no processo isquêmico, resultando em danos celulares e comprometimento das funções neurológicas. A excitotoxicidade glutamatérgica, o estresse oxidativo e processo inflamatório desempenham papéis importantes na lesão cerebral isquêmica, levando a danos teciduais que comprometem a integridade do tecido durante a isquemia. A guanosina e a inosina são conhecidas por desempenhar um papel neuroproteção ao sistema nervoso central, agindo como um modulador negativo do sistema glutamatérgico e possuindo efeitos tróficos em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se diversos mecanismos que são modulados pela guanosina e inosina em modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo. Inicialmente, demonstrou-se que a guanosina é efetiva na neuroproteção contra a isquemia cerebral focal em ratos, causando redução de danos neuronais e astrogliais, diminuindo a peroxidação lipídica e o volume de enfarte cerebral e, consequentemente, recuperando a função motora do membro anterior debilitado pela isquemia. Esta neuroproteção estaria envolvida na manutenção do ambiente redox celular, na modulação da resposta inflamatória e na modulação do sistema glutamatérgico, mecanismos ligados à lesão isquêmica. A isquemia cerebral causou um aumento do número total de células micróglias e também uma maior ativação destas células, efeito inibido pela administração de guanosina. Nesta tese, também investigamos os efeitos agudos relacionados à neuroproteção da administração de guanosina e de inosina como reposição volêmica em um modelo de choque hemorrágico (que, potencialmente, diminui a perfusão sanguínea cerebral) em suínos. A guanosina e a inosina foram capazes de diminuir os níveis de glutamato mais rapidamente do que o controle e de modular o ambiente de citocinas pró-inflamatórias, diminuindo os níveis de IL-1β e TNF-α (apenas inosina) após choque hemorrágico. Esta supressão pode estar associada com diminuição na morte neuronal tardia, o que implicaria em uma melhora no prejuízo cognitivo que ocorre choque hemorrágico. No geral, nosso trabalho representa uma importante contribuição para o conhecimento sobre os possíveis mecanismos neuroprotetores da guanosina e da inosina em modelos de isquemia cerebral. / Cerebral ischemia is a devastating disease, being the second most common cause of death and the major cause of disability worldwide. The sudden reduction in cerebral blood flow leads to decreased oxygen and glucose supplies, resulting in a failure of cellular bioenergetics. Disruption of brain energetics metabolism is clearly a key element in stroke, resulting in cellular damage and impairment of neurological functions. Glutamate excitotoxicity, oxidative stress and neuroinflammation play important roles in ischemic brain injury, with harmful impacts on ischemic cerebral tissue. As guanosine and inosine play an important neuroprotective role in the central nervous system, exerting glutamatergic system antagonism and trophic effects on neural cells, in this study, it was evaluated the neuroprotective effects of guanosine and inosine against in vivo cerebral ischemia models. Initially, we demonstrated that guanosine was neuroprotective against cerebral focal ischemia in rats causing reduction of neuronal and astroglial damage, decreasing lipid peroxidation and cerebral infarct volume, and consequently recovery in the function of impaired forelimb. These neuroprotection could be involved in the maintenance of the cellular redox environment, modulating the inflammatory response and the glutamatergic systems. Furthermore, ischemia increased the total number of microglial cells, and changed the morphological characteristics. These effects were inhibited by guanosine treatment. Additionally, it was also investigated the acute neuroprotective effects of guanosine and inosine as a fluid resuscitation in a model of hemorrhagic shock in swines. The treatment with guanosine or inosine was able to decrease glutamate levels faster than control group and also was able to modulate the proinflammatory cytokines environment, decreasing IL-1β and TNF-α (only inosine) levels after hemorrhagic shock. These effects could be associated with reduction delayed neuronal cell damage, improving cognitive impairment that occurs in hemorrhagic shock. Overall, our work represents an important contribution to the knowledge regarding the putative neuroprotective mechanisms of guanosine and inosine in cerebral ischemia models.

A encefalopatia hepática (EH) é um conjunto de manifestações neuropsiquiátricas associada a um quadro de insuficiência hepática. Essas manifestações são atribuídas sobretudo à elevação nos níveis de amônia no Sistema Nervoso Central (SNC), causando distúrbios na homeostase dos neurotransmissores, edema cerebral, neuroinflamação e aumento do estresse oxidativo. A perda de função do fígado pode acontecer de forma aguda ou insidiosa, acarretando diferentes respostas no SNC relacionadas à elevação aguda ou crônica da amônia. Um dos neurotransmissores envolvidos na fisiopatologia desta síndrome é o glutamato, o principal neurotransmissor excitatório do SNC. A excitotoxicidade glutamatérgica está presente em ambas as apresentações da encefalopatia hepática. A Guanosina, um nucleosídeo derivado da guanina, é conhecida por apresentar uma função neuroprotetora no sistema nervoso central, agindo como um antagonista do sistema glutamatérgico através do aumento da captação de glutamato, além de possuir efeitos tróficos e antioxidantes em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se um modelo de EH crônica (ligação do ducto biliar de ratos); e um de hiperamonemia aguda (administração intra peritoenal de amônia em ratos). No quadro de EH crônica, o tratamento com Guanosina resultou em uma melhora no teste comportamental Y maze, diminuição do glutamato no líquor e redução dos marcadores de estresse oxidativo. Já no modelo de hiperamonemia aguda, quadro muto semelhante à EH aguda, a Guanosina diminuiu o tempo em coma, normalizou as alterações do eletroencefalograma, aumentou a captação de glutamato, normalizou os níveis de glutamato e amônia no líquor, atenuou o estresse oxidativo e diminuiu a mortalidade. Para o nosso conhecimento, os resultados dessa tese são a primeira descrição do efeito neuroprotetor da Guanosina na EH, com importante contribuição para o estudo da doença. Além disso, surge como potencial alternativa terapêutica a ser estudada para quadros de insuficiência hepática grave em que muitas vezes somente o transplante hepático pode evitar uma deterioração neurológica irreversível. / Hepatic encephalopathy (HE) is a neuropsychiatric syndrome associated with liver disease. Increasing of ammonia in the Central Nervous System (CNS) is the main implicated mechanism, resulting in cerebral edema, neurotransmitters disturbance, neuroinflamation and oxidative stress damage. Hepatic insufficiency may be developed suddenly or subtle, resulting in acute or chronic hyperammonemia. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter in the CNS plays a major role in the physiopathology of this syndrome. Glutamatergic excitotoxicity is described in both presentations: acute and chronic encephalopathy. As Guanosine plays an important neuroprotective role in the CNS, exerting glutamatergic system antagonism, antioxidant activity and trophic effects on neural cells, in this study, we evaluated the neuroprotective effects of Guanosine on an animal model of hepatic encephalopathy. Initially, we demonstrated that Guanosine was neuroprotective against chronic hepatic encephalopathy (rats were submitted to bile duct ligation) once it has improved a behavioral test performance (Ymaze) and normalized cerebrospinal fluid (CSF) glutamate and brain oxidative stress parameters. Additionally, it was also investigated the Guanosine effects on acute hyperammonemia (rats were injected with ammonium acetate). The treatment was able to decrease oxidative stress damage, reduce glutamate and ammonia levels on CSF, increase glutamate uptake and improve neurological status in rats with severe acute hyperammonemia. Besides, Guanosine prevents death against acute hyperammonemia. Token altogether, we argue that Guanosine neuroprotective effect is related to its ability to antagonizing glutamatergic excitotoxicity by increasing glutamate uptake. Overall, to our knowledge, this is the first study presenting the neuroprotective effects of Guanosine on hepatic encephalopathy. Furthermore it could eventually be developed as a drug useful for helping severe hepatic encephalopathy, which, in many cases, liver transplant is the only alternative.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Neurociências, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271857.pdf: 6399717 bytes, checksum: be2ed821b753eb2b0c221d6e1b89c80c (MD5) / Avaliação do efeito neuroprotetor de guanosina-5'-monofosfato (GMP) e guanosina frente à excitotoxicidade induzida por glutamato ou N-metil-D-aspartato (NMDA) e do possível efeito tóxico de altas concentrações de GMP em fatias de hipocampo de ratos. Investigação do efeito neuroprotetor da guanosina frente a um modelo de estresse oxidativo mitocondrial e frente ao peptídeo beta-amilóide em cultura de células de neuroblastoma humano (SHSY-5Y).

O glutamato, quando em altas concentrações na fenda sináptica, é excitotóxico, podendo levar à morte celular devido à hiper-estimulação de seus receptores. Seu efeito neurotóxico tem sido relacionado a várias doenças agudas e crônicas do SNC, tais como isquemia, epilepsia, Alzheimer e Parkinson. A manutenção dos níveis de glutamato abaixo de seus níveis excitotóxicos é realizada através de um mecanismo de transporte de alta afinidade dependente de sódio. Os principais transportadores de glutamato, GLAST e GLT-1, estão presentes nos astrócitos. Alguns estudos demonstram que a captação de glutamato parece variar de acordo com o período de desenvolvimento e envelhecimento; entretanto, poucos estudos avaliam este parâmetro em animais imaturos, maduros e velhos utilizando uma única metodologia. Neste trabalho, nós traçamos um perfil ontogenético da captação de glutamato in vitro, durante o desenvolvimento e envelhecimento, usando fatias de estriado, hipocampo e córtex de ratos com 10, 21 e 60 dias, 15 e 26 meses. Também analisamos se a captação de glutamato era sensível à presença de guanosina. Em todas as estruturas a captação de glutamato foi maior em animais jovens decaindo então, até ratos velhos (15 meses) em estriado e hipocampo ou ratos adultos jovens (60 dias) em córtex. Em estriado e hipocampo observamos um aumento parcial e total, respectivamente, na captação em ratos muito velhos (26 meses). O efeito da guanosina parece ser idade e estrutura dependentes, visto que a mesma aumentou a captação basal de glutamato somente em fatias de córtex de ratos de 10 dias. A diminuição da captação de glutamato observada em animais com 15 meses em estriado e hipocampo pode estar relacionada às diversas desordens neurodegenerativas que ocorrem em idosos, e a recuperação deste parâmetro em ratos muito velhos (26 II meses), tanto parcial como total, parece ser um mecanismo de adaptação compensatório que pode estar ocorrendo durante o processo de envelhecimento.

A encefalopatia hepática (EH) é um conjunto de manifestações neuropsiquiátricas associada a um quadro de insuficiência hepática. Essas manifestações são atribuídas sobretudo à elevação nos níveis de amônia no Sistema Nervoso Central (SNC), causando distúrbios na homeostase dos neurotransmissores, edema cerebral, neuroinflamação e aumento do estresse oxidativo. A perda de função do fígado pode acontecer de forma aguda ou insidiosa, acarretando diferentes respostas no SNC relacionadas à elevação aguda ou crônica da amônia. Um dos neurotransmissores envolvidos na fisiopatologia desta síndrome é o glutamato, o principal neurotransmissor excitatório do SNC. A excitotoxicidade glutamatérgica está presente em ambas as apresentações da encefalopatia hepática. A Guanosina, um nucleosídeo derivado da guanina, é conhecida por apresentar uma função neuroprotetora no sistema nervoso central, agindo como um antagonista do sistema glutamatérgico através do aumento da captação de glutamato, além de possuir efeitos tróficos e antioxidantes em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se um modelo de EH crônica (ligação do ducto biliar de ratos); e um de hiperamonemia aguda (administração intra peritoenal de amônia em ratos). No quadro de EH crônica, o tratamento com Guanosina resultou em uma melhora no teste comportamental Y maze, diminuição do glutamato no líquor e redução dos marcadores de estresse oxidativo. Já no modelo de hiperamonemia aguda, quadro muto semelhante à EH aguda, a Guanosina diminuiu o tempo em coma, normalizou as alterações do eletroencefalograma, aumentou a captação de glutamato, normalizou os níveis de glutamato e amônia no líquor, atenuou o estresse oxidativo e diminuiu a mortalidade. Para o nosso conhecimento, os resultados dessa tese são a primeira descrição do efeito neuroprotetor da Guanosina na EH, com importante contribuição para o estudo da doença. Além disso, surge como potencial alternativa terapêutica a ser estudada para quadros de insuficiência hepática grave em que muitas vezes somente o transplante hepático pode evitar uma deterioração neurológica irreversível. / Hepatic encephalopathy (HE) is a neuropsychiatric syndrome associated with liver disease. Increasing of ammonia in the Central Nervous System (CNS) is the main implicated mechanism, resulting in cerebral edema, neurotransmitters disturbance, neuroinflamation and oxidative stress damage. Hepatic insufficiency may be developed suddenly or subtle, resulting in acute or chronic hyperammonemia. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter in the CNS plays a major role in the physiopathology of this syndrome. Glutamatergic excitotoxicity is described in both presentations: acute and chronic encephalopathy. As Guanosine plays an important neuroprotective role in the CNS, exerting glutamatergic system antagonism, antioxidant activity and trophic effects on neural cells, in this study, we evaluated the neuroprotective effects of Guanosine on an animal model of hepatic encephalopathy. Initially, we demonstrated that Guanosine was neuroprotective against chronic hepatic encephalopathy (rats were submitted to bile duct ligation) once it has improved a behavioral test performance (Ymaze) and normalized cerebrospinal fluid (CSF) glutamate and brain oxidative stress parameters. Additionally, it was also investigated the Guanosine effects on acute hyperammonemia (rats were injected with ammonium acetate). The treatment was able to decrease oxidative stress damage, reduce glutamate and ammonia levels on CSF, increase glutamate uptake and improve neurological status in rats with severe acute hyperammonemia. Besides, Guanosine prevents death against acute hyperammonemia. Token altogether, we argue that Guanosine neuroprotective effect is related to its ability to antagonizing glutamatergic excitotoxicity by increasing glutamate uptake. Overall, to our knowledge, this is the first study presenting the neuroprotective effects of Guanosine on hepatic encephalopathy. Furthermore it could eventually be developed as a drug useful for helping severe hepatic encephalopathy, which, in many cases, liver transplant is the only alternative.

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340495.pdf: 1662080 bytes, checksum: 079d7095f84db1f40c79acbdd2f1074c (MD5) Previous issue date: 2016 / A guanosina, nucleosídeo derivado da purina guanina, exerce efeitos neuroprotetores e neurotróficos no Sistema Nervoso Central (SNC). Recentemente, um sistema de neurotransmissão purinérgica dos derivados da guanina, ou sistema guanosinérgico, foi proposto. Deste sistema de neurotransmissão, já são conhecidos transportadores de nucleosídeos e enzimas responsáveis pelo metabolismo intra e extracelular, porém os receptores de membrana seletivos para a guanosina ainda não foram claramente caracterizados. Alguns efeitos neuroprotetores da guanosina parecem depender da ativação dos receptores de adenosina A1R e A2AR. Nesta tese, foi avaliada (i) a interação da guanosina com oligômeros de receptores de adenosina A1RA2AR; e (ii) o efeito da guanosina em um modelo animal da doença de Alzheimer. No capítulo I, através da superexpressão heteróloga dos receptores A1 e A2A em células HEK293, demonstramos que a guanosina não altera a colocalização destes receptores na membrana celular e sua heteromerização, quando avaliada por BRET e complementação de fluorescência. A guanosina não tem efeito per se, mas inibe o aumento de Ca2+ intracelular induzido por agonista de A1R (CCPA) em células que expressam A1R. Em células que expressam A1R+A2AR guanosina previne a aumento de Ca2+ induzido por agonista de A1R ou de A2AR. Guanosina induz aumento de AMPc em células A2AR, mas inibe o aumento de AMPc na presença dos agonistas A2AR, adenosina e CGS21680. Experimentos de nanoBRET sugerem que a guanosina desloca a ligação do agonista A2AR (APEC) em células que expressam A2AR e oligômeros A1R+A2AR. O efeito neuroprotetor da guanosina, não é observado em um modelo de isquemia in vitro realizado em fatias hipocampais de camundongos knock-out para o A2AR. Os resultados sugerem que guanosina pode interferir com a sinalização celular ativada por A1R e A2AR, e na presença de agonistas A2AR, guanosina bloqueia a ativação deste receptor. Além disso, o efeito neuroprotetor da guanosina depende da expressão de A2AR. No capítulo II desta tese, o efeito neuroprotetor da guanosina foi avaliado em um modelo de toxicidade do peptídeo beta-amiloide (Aß1-40), um modelo animal da doença de Alzheimer. Guanosina administrada logo após a infusão i.c.v do Aß1-40 e durante 14 dias consecutivos reverteu o déficit cognitivo e o comportamento tipo-anedônico induzidos pelo Aß1- 40. Guanosina preveniu o aumento na captação de glutamato independente de Na+ induzido pelo Aß1-40. A análise dos níveis de purinas mostra que Aß1-40 aumentou os níveis de ADP e ATP no hipocampo dos animais, e que o tratamento com guanosina aumentou os níveis de GDP. Aß1-40 reduziu a expressão de GFAP na região CA1 do hipocampo dos camundongos e guanosina não alterou esse efeito. Não foi observada alteração nos níveis de sinaptofisina no hipocampo dos animais. Os resultados obtidos sugerem que guanosina previne alterações cognitivas e no transporte de glutamato induzidas pelo Aß1-40 em camundongos. Esta tese contribuiu para identificar os sítios extracelulares de interação da guanosina e adicionou evidências sobre o efeito neuroprotetor da guanosina.<br> / Abstract : Guanosine, the guanine-based nucleoside, exerts neurotrophic and neuroprotective effects in the Central Nervous System (CNS). A guaninebased purinergic system - or guanosinergic system ? has been recently proposed. In this neurotransmitter system some components are known, as nucleosides transporters and enzymes responsible for intra and extracellular metabolism. However, a selective extracellular site for guanosine interaction or guanosine receptor has not yet been clearly characterized. Some of guanosine neuroprotective effects seem to be dependent upon the activation of adenosine A1 or A2A receptors. In this study, we investigated (i) the possible guanosine interaction with A1RA2AR oligomers, and (ii) guanosine neuroprotective effect in an animal model of Alzheimer´s disease. Using A1R and A2AR heterologous expression in HEK193 cells, we showed that guanosine did not alter the colocalization of these receptors at the cellular membrane. Guanosine also did not modify A1R-A2AR heteromeric formation, evaluated with BRET and bimolecular fluorescence complementation (BiFC) techniques. Guanosine alone had no effect on intracellular Ca2+ signaling, but it inhibited the increase in Ca2+ induced by an A1R agonist (CCPA) in A1Rcells. In A1R+A2AR-expressing cells, guanosine prevents Ca2+ signaling evoked by A1R or A2AR agonists. Guanosine increased cAMP levels in A2AR cells, but it inhibited cAMP increase induced by adenosine or CGS21680 (A2AR agonists). NanoBRET experiments suggested that guanosine displaced the binding of an A2AR agonist (APEC), both in A2AR and A2AR+A1R cells. Guanosine neuroprotective effect in an in vitro model of ischemia was not observed in hippocampal slices of A2ARknockout mice. Data presented here suggest that guanosine can interfere on A1R and A2AR activated signaling pathways. However, in the presence of an A2AR agonist, guanosine blocks A2AR activation. Furthermore, the neuroprotective effect of guanosine is dependent on A2AR expression. In chapter II, we assessed guanosine neuroprotective effects against amyloid-beta peptide (Aß1-40) intracerebroventricular infusion, an animal model of Alzheimer´s disease. Guanosine treatment soon after Aß1-40 i.c.v infusion and once a day during the 14 consecutive days, inhibited the cognitive deficit and the anhedonic-like behavior induced by Aß1-40. Guanosine prevented the impairment in Na+-independent glutamate transport induced by Aß1-40. Purines levels analysis showed that Aß1-40 increased ATP and ADP at mice hippocampus, and guanosine increased GDP levels. Aß1-40 infusion decreased GFAP at CA1 hippocampal region, an effect not modified by guanosine. No changes in synaptophysin levels were observed. Presented data show that guanosine prevents cognitive alterations and the unbalance in glutamate transmission evoked by Aß1-40 in mice. Therefore, this thesis has contributed to identify extracellular sites to guanosine action and add information on the neuroprotective effects of guanosine.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340496.pdf: 3879458 bytes, checksum: d6237aa43ac2d5b6b5bc715ad199329c (MD5) Previous issue date: 2016 / A guanosina é um nucleosídeo purinérgico liberado extracelularmente no encéfalo após situações de insulto, agindo como agente neuroprotetor endógeno capaz de desencadear efeitos neurotróficos, assim como reduzir a excitotoxicidade, o estresse oxidativo e neuroinflamação. Em estudo prévio foi demonstrado que esse nucleosídeo apresenta propriedade tipo-antidepressiva em modelos animais preditivos. Uma vez que o estresse oxidativo desempenha um papel importante na fisiopatologia da depressão, um dos objetivos deste estudo foi investigar a associação entre o efeito tipo-antidepressivo da guanosina e a modulação de parâmetros oxidantes/antioxidantes no hipocampo de camundongos Swiss. Os animais foram submetidos ao estresse de contenção (EC) agudo, um protocolo conhecido por induzir um comportamento tipo-depressivo associado com a ocorrência de estresse oxidativo no encéfalo. O pré-tratamento com guanosina (5 mg/kg, p.o.) foi capaz de prevenir o comportamento tipo-depressivo no teste do nado forçado (TNF) e o aumento nos níveis de malondialdeído induzido pelo EC. Além disso, embora nenhuma alteração tenha sido encontrada nos níveis hipocampais de glutationa (GSH), o protocolo de EC causou um aumento na atividade das enzimas glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e superóxido dismutase (SOD), assim como uma redução na atividade da catalase (CAT) no hipocampo. O pré-tratamento com guanosina foi capaz de prevenir as alterações nas atividades da GPx, GR e CAT, mas potencializou o aumento na atividade da SOD induzido pelo EC. Adicionalmente, uma vez que antidepressivos convencionais exercem seus efeitos em associação com um aumento na neurogênese hipocampal, o presente estudo também investigou o efeito tipo-antidepressivo desse nucleosídeo após administração crônica (5 mg/kg/dia, p.o., 21 dias), assim como seus efeitos sobre a proliferação celular e diferenciação neuronal no hipocampo. O tratamento com guanosina ocasionou um efeito tipo-antidepressivo no teste de suspensão pela cauda (TSC), sem desencadear alterações significativas no número de células Ki-67- e antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA)-positivas no giro denteado (GD) hipocampal dos camundongos. Entretanto, um aumento significativo no número de neurônios imaturos foi observado na avaliação por imunohistoquímica para proteína fator de diferenciação (NeuroD). Curiosamente, esse efeito foi localizado no GD do hipocampo ventral, uma região conhecida por regular comportamentos emocionais e motivacionais. Por fim, o presente trabalho também realizou uma análise comparativa dos efeitos da guanosina com os de um antidepressivo convencional (fluoxetina) e um de ação rápida (cetamina)em modelos de estresse crônico. Camundongos expostos ao estresse crônico imprevisível (ECI) e ao modelo de estresse induzido por corticosterona receberam uma dose única de guanosina (5 mg/kg/dia, p.o.), fluoxetina (10 mg/kg/dia, p.o.) ou cetamina (1 mg/kg/dia, i.p.), 24 h antes de serem submetidos ao TSC. Apenas a guanosina e a cetamina se mostraram capazes de reverter o comportamento tipo-depressivo induzido por ambos os modelos de estresse crônico. Em conjunto, os resultados do presente estudo fornecem evidência de que a guanosina é capaz de reverter o comportamento tipo-depressivo induzido pela exposição a modelos de estresse agudo e de estresse crônico. Além disso, os dados encontrados também sugerem que a capacidade da guanosina de desecandear uma resposta neuroprotetora e efeitos tróficos possivelmente desempenha um papel importante na atividade antidepressiva desse nucleosídeo.<br> / Abstract : Guanosine is a purine nucleoside thought to have neuroprotective properties. It is released in the brain following injury, reducing excitotoxicity, oxidative stress and neuroinflammation, as well as exerting trophic effects. In a previous study, it was demonstrated that this endogenous nucleoside displays antidepressant-like properties in predictive animal models of depression. Taking into account the role of oxidative stress in modulating depressive disorders, one of the aims of this study was to investigate whether the antidepressant-like effect of guanosine is accompanied by a modulation of hippocampal oxidant/antioxidant parameters. Adult Swiss mice were submitted to an acute restraint stress (ARS) protocol, which is known to cause behavioral changes associated with neuronal oxidative damage. The pretreatment with guanosine (5 mg/kg, p.o.) prevented the occurrence of a depressive-like behavior in the forced swimming test (FST), as well as the significant increase in the levels of hippocampal malondialdehyde induced by ARS. Moreover, although no alteration was found in hippocampal levels of gluthatione (GSH), the group submitted to ARS procedure presented an increase in glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and superoxide dismutase (SOD) activities, as well as a reduction in catalase (CAT) activity in the hippocampus. Guanosine was able to prevent stress-induced alterations in GPx, GR e CAT activities, but potentiated the increase in SOD activity elicited by ARS. Additionaly, since conventional antidepressants exert their effects by increasing hippocampal neurogenesis, the present study also investigated the antidepressant-like properties of this nucleoside after chronic administration (5 mg/kg/day, p.o., 21 days) and its effects on cell proliferation and neuronal differentiation in the hippocampus. Guanosine treatment exerted an antidepressant-like effect in the tail suspension test (TST), withouth causing significant alterations in the numbers of Ki-67- and proliferating cell nuclear antigen (PCNA)-positive cells in the hippocampal dentate gyrus (DG) of mice. However, guanosine treatment resulted in a significant increase in the number of immature neurons, as assessed by immunohistochemistry for the neurogenic differentiation protein (NeuroD). Interestingly, this effect was localized to the ventral hippocampal DG, a functionally distinct region of this structure known to regulate emotional and motivational behaviors. Finally, the present study also performed a comparative analysis of the antidepressant-like effect of guanosine with a conventional antidepressant (fluoxetine) and with a fast-acting drug (ketamine), using models of chronic stress. Mice exposed to chronic unpredictable stress (CUS) and to chronic corticosterone-inducedstress received a single dose of guanosine (5 mg/kg/dia, p.o.), fluoxetine (10 mg/kg/dia, p.o.) or ketamine (1 mg/kg/dia, i.p.), 24 h before being submitted to the TST. Only guanosine and ketamine were able to reverse the depressive-like behavior induced by both models of chronic stress. Altogether, the results of the present study provide evidence for the ability of this nucleoside to prevent depressive-like behavior in models of both acute and chronic stress. Furthermore, these findings also suggest that the neuroprotective and neurotrophic effects of this nucleoside possibly play an important role in its antidepressant-like activity.

O glutamato, quando em altas concentrações na fenda sináptica, é excitotóxico, podendo levar à morte celular devido à hiper-estimulação de seus receptores. Seu efeito neurotóxico tem sido relacionado a várias doenças agudas e crônicas do SNC, tais como isquemia, epilepsia, Alzheimer e Parkinson. A manutenção dos níveis de glutamato abaixo de seus níveis excitotóxicos é realizada através de um mecanismo de transporte de alta afinidade dependente de sódio. Os principais transportadores de glutamato, GLAST e GLT-1, estão presentes nos astrócitos. Alguns estudos demonstram que a captação de glutamato parece variar de acordo com o período de desenvolvimento e envelhecimento; entretanto, poucos estudos avaliam este parâmetro em animais imaturos, maduros e velhos utilizando uma única metodologia. Neste trabalho, nós traçamos um perfil ontogenético da captação de glutamato in vitro, durante o desenvolvimento e envelhecimento, usando fatias de estriado, hipocampo e córtex de ratos com 10, 21 e 60 dias, 15 e 26 meses. Também analisamos se a captação de glutamato era sensível à presença de guanosina. Em todas as estruturas a captação de glutamato foi maior em animais jovens decaindo então, até ratos velhos (15 meses) em estriado e hipocampo ou ratos adultos jovens (60 dias) em córtex. Em estriado e hipocampo observamos um aumento parcial e total, respectivamente, na captação em ratos muito velhos (26 meses). O efeito da guanosina parece ser idade e estrutura dependentes, visto que a mesma aumentou a captação basal de glutamato somente em fatias de córtex de ratos de 10 dias. A diminuição da captação de glutamato observada em animais com 15 meses em estriado e hipocampo pode estar relacionada às diversas desordens neurodegenerativas que ocorrem em idosos, e a recuperação deste parâmetro em ratos muito velhos (26 II meses), tanto parcial como total, parece ser um mecanismo de adaptação compensatório que pode estar ocorrendo durante o processo de envelhecimento.