A hipóxia-isquemia (HI) encefálica é uma das causas mais frequentes de lesões graves com comprometimento crônico das capacidades neurológicas e também de óbito neonatal do mundo. A HI cerebral resulta em alterações hemodinâmicas, bioquímicas e neurofisiológicas como uma consequência direta da falta de oxigênio e glicose. Esses processos podem levar a um dano cerebral por meio da ativação de mecanismos citotóxicos e apoptóticos, que causam prejuízo e morte à célula. Recentemente, alguns estudos mostraram que os danos gerados pela HI neonatal apresentam dimorfismo sexual. Na presente tese, foram avaliados os efeitos da HI neonatal sobre parâmetros de estresse oxidativo e de dano celular após a lesão encefálica em machos e fêmeas a fim de se detectar a contribuição do dimorfismo sexual para a lesão. Foi observado que a HI aumentou a produção de radicais livres causando peroxidação lipídica, e também aumentou a atividade da enzima antioxidante superóxido dismutase (1h e 2h após a HI). Além disso, a HI inibiu a atividade da enzima Na+, K+-ATPase imediatamente após a lesão. Estes dados demonstram que a HI foi capaz de induzir o estresse oxidativo e levar à perda de homeostase celular através da alteração no controle da bomba de Na+ e K+ no encéfalo dos neonatos após a lesão. Tendo em vista que a mitocôndria é a principal fonte de espécies reativas de oxigênio (EROs) na célula nós investigamos os efeitos da HI sobre a função mitocondrial. Machos e fêmeas expostos à HI apresentaram diminuição na atividade do complexo II da cadeia respiratória em hipocampo, além de diminuição da massa e do potencial de membrana (Δψ) mitocondrial tanto no córtex quanto no hipocampo, 2h após o insulto. Por outro lado, em 18h, a atividade dos complexos (I-III, II e IV) da cadeia respiratória mostrou uma inibição severa que foi acompanhada de diminuição de massa e Δψ mitocondrial em ambos os sexos, exceto pelo fato dos machos não apresentarem diminuição na massa mitocondrial. Esses dados mostram que a formação de espécies reativas bem como a peroxidação lipídica ocorre provavelmente devido à inibição da atividade dos complexos da cadeia respiratória. Tão importante quanto a disfunção mitocondrial induzida pela HI, os resultados apontam a presença de dimorfismo sexual neste parâmetro avaliado, uma vez que as fêmeas, além de apresentarem uma atividade dos complexos da cadeia respiratória per se maior quando comparadas aos machos, elas mostraram-se mais vulneráveis ao dano da HI. Com a finalidade de identificar a possível contribuição da autofagia para as diferentes alterações mitocondriais encontradas em machos e fêmeas, a atividade autofágica foi mensurada nos neonatos 18h após a lesão. Nós constatamos que as alterações encontradas – estresse oxidativo e disfunção mitocondrial – foram capazes de induzir a atividade autofágica. Entretanto esta se manifestou de forma distinta em córtex e hipocampo e também de maneira diferente em machos e fêmeas. No córtex, as fêmeas submetidas à HI tiveram aumento no número de autofagossomos (ativação da autofagia), porém diminuição dos autolisossomos, demonstrando uma possível inibição de algum passo final do processo. Já no hipocampo, os machos submetidos à HI tiveram indução da autofagia e as fêmeas apresentaram um aumento per se da atividade autofágica tanto nos animais controle quanto nos HI. É possível que o aumento das EROs pela cadeia respiratória e a perda de Δψ mitocondrial tenham induzido a autofagia após a lesão causada pela HI no encéfalo dos neonatos. Essas diferenças sexo-específicas são importantes não somente para entendermos o mecanismo de dano causado pelo insulto, mas também para direcionarmos os estudos sobre as estratégias terapêuticas de acordo com o sexo do indivíduo afetado. / Brain hypoxia-ischemia (HI) is one of the most common causes of severe chronic impairment of neurological abilities and also neonatal death in the world. Brain HI results in hemodynamic, biochemical and neurophysiological changes as a direct consequence of oxygen and glucose absence. These processes can lead to brain damage through activation of cytotoxic and apoptotic mechanisms, which cause injury and death to the cell. Recently, some studies have shown that the damage caused by neonatal HI presents sexual dimorphism. In this thesis, it was evaluated the effects of neonatal HI on oxidative stress parameters and cell damage after brain lesion in males and females to verify sexual dimorphism contribution to the lesion. It was observed that HI increased free radicals production leading to lipid peroxidation and also increased superoxide dismutase activity (1h and 2h after HI). Besides, HI inhibited Na+, K+-ATPase activity immediately after injury. These data demonstrated that HI was able to induce oxidative stress and lead to cell homeostase loss through modifications on Na+ and K+ pump control in neonatal brain after injury. Considering that mitochondria are the main source of reactive oxygen species (ROS) in cell we investigated the effects of HI on mitochondrial function. Males and females exposed to HI showed a decrease in complex II activity of hippocampal respiratory chain in addition to diminished mass and mitochondrial membrane potential (Δψ) in both cortex and hippocampus, 2h after insult. On the other hand, at 18h activity of respiratory chain complexes (I-III, II e IV) showed a severe inhibition that was accompanied by a decrease of mitochondrial mass and Δψ in both sexes, except that males do not show decrease in mitochondrial mass. These data demonstrated that reactive species formation and lipid peroxidation probably occur due to inhibition of respiratory chain complexes activities. Just as important as mitochondrial dysfunction induced by HI, results indicate the presence of sexual dimorphism on this parameter, since females, besides having a higher per se activity of respiratory chain complexes compared to males, they were more vulnerable to HI damage. In order to identify the possible contribution of autophagy to the distinct mitochondrial alterations found in males and females, autophagic activity was measured in neonates 18h after injury. We verify that changes found – namely oxidative stress and mitochondrial dysfunction - were able to induce autophagic activity. However, it manifested differently in cortex and hippocampus and also in males and females. In the cortex, females subjected to HI had an increase in autophagosomes (activation of autophagy), but decreased autolysosomes, showing a possible inhibition of a final step of the process. On hippocampus, males subjected to HI had autophagy induction and females showed a per se increase in autophagic activity in both control and HI animals. It is possible that ROS increased in respiratory chain and loss of mitochondrial Δψ had induced autophagy after lesion caused by HI in the neonatal brain. These sex-specific differences are important not only to understand the mechanism of damage caused by HI insult, but also to direct studies on the therapeutic strategies according to the sex of the affected subject.

A encefalopatia neonatal causada pela hipóxia-isquemia (HI) é uma importante causa de morte tanto em países desenvolvidos como em desenvolvimento. Diversas estratégias neuroprotetoras vêm sendo desenvolvidas para o tratamento deste tipo de lesão. O ambiente enriquecido (AE) surge como uma destas estratégias, pois se sabe que a interação social, estímulos visuais e sensoriais e atividade física proporcionadas pelo AE induzem mudanças comportamentais e neurofisiológicas. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do AE sobre a ansiedade, memória emocional, locomoção e expressão de proteína fibrilar glial ácida (GFAP) no hipocampo de ratos Wistar jovens submetidos à HI encefálica neonatal. Ratos wistar machos e fêmeas, no 7º dia pós-natal (DPN), foram submetidos ao modelo de Levine-Rice de HI neonatal, no qual a artéria carótida comum esquerda é ocluída permanentemente e, na seqüência, os animais foram mantidos em uma atmosfera hipóxica (90 min, 8%O2-92%N2).Os animais foram divididos em quatro grupos: CTAP (controle ambiente padrão), CTAE (controle ambiente enriquecido), HIAP (hipóxia-isquemia ambiente padrão) e HIAE (hipóxia-isquemia ambiente enriquecido). Os animais dos grupos AE permaneceram no enriquecimento ambiental mantido desde o 8º DPN. Após o desmame os animais foram divididos em grupos e estimulados em AE (1h/dia por 2 semanas). Foram avaliados os efeitos da HI e do AE sobre a ansiedade na primeira exposição dos animais ao labirinto em cruz elevado (LCE) e a memória emocional através de duas exposições ao LCE; a locomoção foi avaliada através de filmagem e avaliação cinemétrica da altura e tamanho da passada; e, para análise da morfologia foi realizada a técnica de imunofluorescência para a GFAP na região de CA1 do hipocampo. Não houve alteração no nível de ansiedade dos animais, nem pela HI, nem pelo AE. Na análise do primeiro para o segundo dia de exposição ao LCE todos os animais apresentaram diminuição no número de entradas nos braços abertos (EBA). Ao avaliar a porcentagem de EBA, o grupo HIAP foi o único que não diminuiu este índice entre as exposições. Foi observada uma diminuição do percentual de EBA entre os grupos HIAP e HIAE na segunda exposição; também foi identificada uma diminuição do tempo e porcentagem de tempo em braços abertos do primeiro para o segundo dia para os grupos CTAE e HIAE. Na segunda exposição os animais HIAE quando comparados ao HIAP apresentaram menor de tempo e percentual de permanência nos braços abertos. Houve diminuição do número de entradas nos braços fechados (EBF) do primeiro para o segundo dia em todos os grupos, exceto no grupo HIAP. Em conjunto, esses achados indicam um prejuízo na formação da memória emocional nos animais submetidos à HI, sendo revertido pelo AE. A avaliação da cinemetria, observada através da caminhada em plataforma horizontal, indicou que não houve diferença entre o tamanho e altura das passadas nos quatro grupos estudados. Nas análises morfológicas, não foram encontradas diferenças significativas no hipocampo contralateral à lesão, porém do lado ipsilateral foi revelado um aumento da densidade de astrócitos apenas no grupo HIAP. Na porcentagem de área ocupada por astrócitos GFAP+ há um aumento do porcentual em ambos os lados somente no grupo HIAP. Sendo assim, nossos resultados indicam que o enriquecimento ambiental contribui para a recuperação e/ou reversão do déficit da memória emocional em animais com lesão hipóxico-isquêmica, assim como o AE reverte e/ou previne o aumento da densidade e porcentagem de área ocupada por astrócitos na região CA1 do hipocampo. / Encephalopathy caused by neonatal hypoxia-ischemia (HI) is a major cause of death in both developed and developing countries. Several neuroprotective strategies have been developed for the treatment of this type of injury. The enriched environment (AE) emerges as one of these strategies, because we know that social interaction, visual and sensory and physical activities offered by AE induce behavioral and neurophysiological changes. The objective of this study was to investigate the effects of enriched environment on anxiety, emotional memory, motor behavior and expression of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in the hippocampus of young Wistar rats submitted to neonatal HI. Male and female Wistar rats, on the 7th day postnatal (DPN) were subjected to the Levine-Rice HI neonatal, in which the left common carotid artery is permanently occluded and, subsequently, animals were kept in an hypoxic atmosphere (90 min, 8% O2, 92% N2). The animals were divided into four groups: CTAP (control environmental standard), CTAE (control enriched environment), HIAP (hypoxia-ischemia environmental standard) and HIAE (hypoxia-ischemia enriched environment). The AE animals groups were maintained in environmental enrichment since the 8th DPN. After weaning, animals were divided into groups and stimulated in another enriched environment (1 h per day, for 2 weeks). The animal´s behavior was observed on elevated plus maze (EPM); locomotion was evaluated by the walking behavior and for morphology analysis was performed by immunofluorescence for GFAP in the hippocampal CA1 region. There was no change in anxiety level of the animals, either by HI or by AE. When analyzing the first to the second day of exposure to EPM all animals showed a reduction in the number of entries into open arms (EOA). HIAP was the only group which did not show a reduction in the percentage of OAE in the first EPM exposure. In the second exposure, HIAE group reduced the percentage of EOA, when compared to HIAP. Considering TOA and percentage of TOA, AE groups showed a decrease from the first to the second day. In the second exposure there was a decrease in percentage of TOA and TOA in HIAE group when compared to the HIAP. There was a decrease in the number of closed arm entries (ECA) from first to second day in all groups except the group HIAP. Taking together, these findings indicate impairment in emotional memory in animals subjected to HI, being reversed by AE. The evaluation of the walking behavior showed no difference between the size and height of the steps in the four groups. In morphological analysis, no significant differences were found in the hippocampus contralateral to the lesion, but the ipsilateral side revealed an increased density of astrocytes only in the group HIAP. The percentage of area occupied by GFAP+ astrocytes increased on both sides in the HIAP group. Thus, our results indicate that environmental enrichment contributes to the recovery and / or reversal of the emotional memory deficit in animals with hypoxic-ischemic injury, as well as the enriched environment reverses and / or prevents the increase in density and percentage of area occupied by astrocytes in the hippocampal CA1 region.

Orientadores: Sergio Tadeu Martins Marba, Maria Valeriana Leme de Moura-Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-05T15:52:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_IzildaRodriguesMachado_D.pdf: 472020 bytes, checksum: daecfbd67be470bdc680787e5e55c343 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a evolução do exame neurológico e do desenvolvimento, pelo Denver developmental screening test (DDST), no primeiro ano de vida e a associação dessa evolução com variáveis maternas, obstétricas, perinatais, neonatais e pós-neonatais, numa população de 81 recém-nascidos de termo com asfixia neonatal, na Maternidade do Centro de Atenção Integral à Saúde da Mulher (CAISM) da Universidade Estadual de Campinas, de janeiro de 1991 a janeiro de 1999. Foi realizado um estudo descritivo observacional de coorte retrospectiva, do seguimento desses recém-nascidos, realizado em consultas com três, seis meses e um ano. Asfixia neonatal foi diagnosticada pela presença de pelo menos três dos seguintes critérios: Apgar de 5º minuto menor que seis, tempo de reanimação maior que um minuto, comprometimento neurológico e comprometimento sistêmico. Inicialmente foi feita análise descritiva do exame neurológico nas diversas consultas, análise comparativa das diversas consultas, com o teste de McNemar para amostras emparelhadas e a seguir análise bivariada e múltipla para as variáveis independentes e a evolução neurológica e de desenvolvimento de um ano. Com um ano, 54 ( 66,6%) crianças eram normais e destas, 34 tiveram alterações transitórias em pelo menos uma das consultas e 27 (33,3%) tinham exame neurológico anormal. O DDST mostrou 66 (81,5%) normais e 15 (18,5%) com atraso. Na análise bivariada, as variáveis estatisticamente significativas, para exame neurológico alterado com um ano, foram a hipertensão arterial sistêmica materna, edema cerebral no ultra-som, o exame neurológico de uma semana e tempo de internação > 12 dias. Na análise múltipla, somente mostraram associação independente, o edema pelo ultra-som e a hipertensão arterial crônica. Em relação ao DDST, com um ano, a análise bivariada mostrou associação com atraso, do acometimento de mais de três sistemas, encefalopatia hipóxico-isquêmica grau 2 e 3, convulsões nas 24 horas, ventilação neonatal, tempo de alimentação via oral > 4 dias e tempo de permanência hospitalar > 12 dias e na regressão logística, somente o exame neurológico da primeira semana mostrou associação independente com o atraso. A avaliação de interações de variáveis mostrou na análise bivariada, que a interação exame neurológico até sete dias com ventilação neonatal e interação neurológico até sete dias com edema cerebral no ultra-som, estiveram associadas ao exame neurológico de um ano alterado, e na análise múltipla, somente a interação exame até sete dias com edema cerebral permaneceu associada à alteração do exame neurológico de um ano. Quando avaliada a primeira consulta, como variável independente, ela mostrou associação independente com exame neurológico alterado com um ano e com o atraso no teste de Denver Conclui-se que, a asfixia neonatal ainda contribui para grande número de comprometimentos neurológicos, que estão associados a eventos clínicos, precoces ou tardios, que isoladamente ou em associação podem predizer má evolução, e a importância das manifestações clínicas deve ser analisada da perspectiva do diagnóstico, para tratamento precoce e do prognóstico, para aconselhamento das famílias e encaminhamento a programas de prevenção. Há, entretanto, um contingente de situações transitórias, cujo conhecimento é importante, para evitar o pessimismo nesse aconselhamento / Abstract: The aim of this study was to evaluate the neurological examination and neurodevelopment by Denver Development Screening Test (DDST) evolution, at one year and its association with clinical variables, in 81 term neonates with birth asphyxia, born in the Maternity Unit of the Center for Integral Assistance to Women¿s Health at the State University of Campinas, from january 1991 to january 1999. The study had a observational rectrospective cohort design, of the folow-up of these neonates at three, six months and one year. Neonatal asphyxia was diagnosed by the presence of at least three of the folowing criteria: an Apgar score of less than six at five minutes, a need for positive pressure ventilation via an endotracheal tube for more than one minute after delivery, hipoxic-ischemic encephalopathy, and sistemic abnormalities during neonatal period. The statistical analysis employed, was innitially descriptive of different consultations, then, comparative, with McNemar test for matched samples and then, bivariate and multiple, to evaluate the relationship between independent variables or interactions of variables and abnormal neurological examination and delayed DDST. At year, 54 (66,6 %) infants were normal, 34 of wich, had transient abnormalities, at least in one of consultations and 27 (33,3%) had normal neurological examination. The DDST showed to be normal in 66 (81,5) and delayed in 15 (18,5%). In bivariate analysis, maternal chronic hipertension, ultrassonografy with brain edema, neurological examination at seven days and discharge, a lenght of hospital stay more than 12 days, were factors associated with abnormal neurologic outcome and hipoxic-ischemic encephalopathy, seizures, more than three sistemic abnormalities, renal failure, neonatal ventilation, starting oral feeding more than four days, neurological examination at seven days and discharge, and a lenght of hospital stay, more than 12 days, were factors associated with delayed DDST. After multiple analysis, chronic maternal hipertension and neurological examination at seven days, were significantly associated variables. Concerning DDST at year, bivariate analysis, showed more than three sistemic abnormalities, hipoxic-ischemic encephalopathy 2 or 3, seizures at 24 hours, neonatal ventilation, starting oral feeding > 4 days, and lenght of hospital stay more than 12 days, associated with delay. In the logístic regression, only neurological examination reamained as independent variable, associated with delay. Bivariate analysis of interactions, showed that neurological examination with neonatal ventilation and interaction neurological examination with brain edema, in ultrassonografy, were associated with abnormal neurological outcome. In multiple analysis, only the first interaction remained as independent variable associated with abnormal neurological outcome. When neurological examination at first consultation was studied as independent factor, it showed independent association with abnormal neurological outcome and DDST delay. We conclude that, neonatal asphyxia still contributes to a great number of neurological abnormalities, wich are associated with clinical events, wich, isolated or in interactions, can predict desfavorable evolution, and it is important to analyse the diagnosis, to permit early treatment, and prognosis, to permit counselling parents and referral to early intervention programs. There are, however, a distinct group of infants, with transient abnormalities, wich knowledge is important to avoid pessimism in this counselling / Doutorado / Pediatria / Doutor em Saude da Criança e do Adolescente

O objetivo desta tese foi verificar os efeitos terapêuticos do enriquecimento ambiental (EA) na recuperação motora, funcional e tecidual de roedores expostos à hipóxia-isquemia (HI) neonatal. Outro objetivo foi acompanhar e descrever o desenvolvimento motor de crianças de 0 a 2 anos de idade junto ao programa Primeira Infância Melhor (PIM) em Porto Alegre- RS. No Capítulo 1 encontra-se o estudo em que foi avaliado o efeito do EA precoce sobre o aparecimento de sinais e reflexos neurológicos em animais submetidos à HI neonatal. No 7º dia pós-natal, ratos Wistar machos e fêmeas foram submetidos ao modelo de Rice-Vannucci de HI neonatal, onde a artéria carótida comum esquerda foi permanentemente ocluída e na sequência os animais foram expostos a uma atmosfera hipóxica (8% de oxigênio) durante 90 minutos. Um dia pós o procedimento de HI, os roedores foram alojados em gaiolas enriquecidas ou em gaiolas convencionais (ambiente padrão). Os sinais e reflexos neurológicos foram avaliados 24 horas antes da indução da HI, 24 horas após a HI e a cada 3 dias (11º, 14º, 17º) até o 20º dia pós-natal, quando os animais foram eutanaziados para posterior avaliação da extensão da lesão encefálica no estriado, corpo caloso e neocórtex. Os resultados apresentados no Capítulo 1 mostraram que independente da lesão hipóxicoisquêmica, a exposição ao EA precoce (8º ao 20º dia pós-natal) antecipou o aparecimento dos reflexos neurológicos (abertura dos olhos, desdobramento das orelhas, erupção do incisivo, reflexos de contração das pálpebras e das orelhas). Ademais, o EA foi capaz de prevenir atrofia do corpo caloso ipsilateral à lesão e no neocortex contralateral à lesão. No estudo apresentado no Capítulo 2 avaliou-se o efeito, pré (17º dia pós-natal) e pós (49º dia pós-natal) tratamento combinado de ciclosporina A (CsA) e reabilitação (EA e tarefa de alcance), na recuperação funcional de roedores submetidos à HI neonatal nos testes do cilindro, escada horizontal, campo aberto, reconhecimento de objetos e staircase. Ratos Sprague Dawley machos e fêmeas foram submetidos à HI (conforme descrito acima) e dez dias pós a lesão foram avaliados nos testes do cilindro, escada horizontal, campo aberto e reconhecimento de objetos. Os roedores apresentaram prejuízo motor no campo aberto (menor número de cruzamentos no primeiro minuto) e na escada horizontal (maior número de erros), contudo não houve comprometimento da função cognitiva. No 21º dia pós-natal os animais receberam a implantação subcutânea de uma bomba osmótica para liberação da CsA (420 mg/mL) ou veículo. E então, foram separados por sexo e alojados em gaiolas enriquecidas ou em gaiolas convencionais. Os animais enriquecidos também foram expostos a um treino de habilidade de alcance tendo como alvo a pata anterior afetada durante 4h/dia, 6 dias/semana por 4 semanas (21º ao 49º dia pós-natal). Ao final das 4 semanas de terapia combinada os animais foram reavaliados nas funções motora e cognitiva. Os resultados mostraram apenas o efeito da reabilitação motora, que por sua vez levou ao aumento da atividade exploratória no campo aberto, diminuição do número de erros na escada horizontal e melhor desempenho no teste do staircase. O componente farmacológico, CsA, não causou nenhum efeito sobre a recuperação dos roedores. A terapia combinada não recuperou a atrofia do hipocampo, córtex e hemisfério cerebral ipisilateral à lesão. E no estudo do Capítulo 3 objetivamos descrever o desenvolvimento motor de crianças de 0 a 2 anos de idade junto ao programa PIM em Porto Alegre-RS. Tal programa tem como alvo o desenvolvimento pleno das capacidades físicas, intelectuais, sociais e emocionais da criança dentro do seu ambiente familiar. As crianças avaliadas apresentaram desenvolvimento motor normal (apenas risco de atraso). As famílias avaliadas apresentavam baixo nível socioeconômico e ofereciam poucas oportunidades de estimulação no ambiente domiciliar. Concluímos que a estimulação ambiental apresentou efeitos benéficos sobre os aspectos do desenvolvimento e recuperação funcional nos roedores submetidos à HI neonatal e o programa PIM tem um grande potencial de utilização para estimulação de crianças em situação de vulnerabilidade social. / The aim of this study was to verify therapeutic effects of environmental enrichment (EE) on motor, functional and tissue recovery of rodents exposed to neonatal hypoxia-ischemia (HI). Besides, describe the motor development in children aged 0 to 2 years old attended by Better Early Childhood Program in Porto Alegre-RS, Brazil. In Chapter 1, the study aimed to evaluate the early housing in EE on maturation of physical characteristics and neurological reflexes in rats submitted to neonatal HI. At postnatal day 7, male and female Wistar rats were used to produce Rice-Vannucci model of unilateral brain injury where the left common carotid artery was occluded then pups were placed in a hypoxic chamber (O2 level at 8%) for 90 minutes. Rodents were housed in EE cages or in standard cages. We evaluated the maturation of physical characteristics and neurological reflexes from the day preceding the HI induction postnatal day 6 until postnatal day 20. Morphological analysis included the evaluation of striatal, corpus callosum and neocortex volume. Our results demonstrated that HI had no effect on neurological parameters evaluated in neonate rats. But we demonstrated a clear effect of early EE on sensorimotor development through earlier appearance of opening, eye reflex and incisor eruption were identified in early stimulated rats. Also, brain tissue was preserved in ipsilateral corpus callosum and contralateral neocortex after early environmental stimulation. The experiment presented in Chapter 2 investigated pre- and post- combinational therapy of cyclosporine A (CsA) and motor rehabilitation effects on motor function and cognition tests in rats submitted to neonatal HI. Male and female Sprague Dawley rats were submitted to neonatal HI model (as described above) and, ten days after HI surgery, rat pups were evaluated in motor function and cognition through cylinder, ladderrung walking, open field and novel object recognition. Results showed no cognitive deficit but motor function impairment in open field and ladder rung walking test in rats submitted to HI. At postnatal day 21, all HI pups were implanted subcutaneously on flank with osmotic pumps delivering CsA (420 mg/mL) or vehicle. Then, animals were housed in either standard home cages or enriched environment cages. In addition to being housed in EE, enriched groups were exposed to rehabilitative reach training 4h/day, 6 days/week for 4 weeks (PND 21 until PND 49). At the end of 4 weeks of combined therapy (EE, reaching and CsA) rats were reevaluated in same motor and cognitive tasks (cylinder, ladder walking, open field, novel object recognition, and staircase task). Rehabilitation appeared to be the most significant component of the combined therapy and was responsible for recovery of motor function as demonstrated in ladder rung walking, open field and staircase performance. Drug component, CsA, had no effects on behavioral outcomes. The combined therapy had no effect on hippocampal, cortical and hemispheric tissue atrophy. And the study of Chapter 3 aimed describe motor development of children from 0 to 2 years old inserted into Better Early Childhood Program (BECP) in south of Brazil. This program has the main goal to develop activities that cover physical, psychological, intellectual and social abilities inside the familiar context. Our results demonstrated that infants had typical motor development (only risk of delay). Evaluated families were considered at social-environmental risk and home affordances were limited. These findings can indicate a risk condition on infant development. We may conclude that environmental enrichment improved neurobehavioral development and functional recovery in rats submitted to neonatal HI, and the BECP has a great potential to stimulate children at social-environmental risk.

A hipóxia-isquemia neonatal (HI) faz parte da etiologia de diversas patologias neurológicas e é causa de graves sequelas. Os mecanismos patofisiológicos dessa lesão começam com o insulto imediato após a HI e se estendem por dias ou semanas, pelo aumento da liberação de espécies reativas de oxigênio associada a redução da defesas anti-oxidantes e reação glial, sendo a lesão secundária parte crucial no processo que culmina no dano final. A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor do sistema nervoso central (SNC) que parece ter uma importante ação neuroprotetora após a HI. A acetilcolinaesterase (AChE) é responsável pela degradação da ACh, inibidores dessa enzima vêm sendo utilizados para o tratamento de danos neurológicos. Sua ação positiva sobre a HI foi demonstrada em estudos realizados em nosso laboratório, onde a administração do extrato de Huperzia quadrifariata (inibidor de AChE) reduziu os déficits cognitivos e histológicos causados por essa lesão Para avaliar os efeitos das administrações pré e pós-hipóxia de galantamina, inibidor da AChE, no modelo de HI perinatal, ratos Wistar no 7º dia de vida pós-natal (DPN7) foram submetidos à combinação da oclusão unilateral da artéria carótida direita e exposição a uma atmosfera hipóxica (8% de O2) durante 60 minutos. Foram aplicadas injeções intraperitoniais de salina para os grupos Sham e HI+Salina (HIS) e de galantamina nos grupos HI+Galantamina 5 mg/kg pré-hipóxia (HIG5-Pré), HI+Galantamina 10 mg/kg pré-hipóxia (HIG10-Pré), HI+Galantamina 5 mg/kg pós-hipóxia (HIG5-Pós) e HI+Galantamina 10 mg/kg pós-hipóxia (HIG10-Pós). Os grupos Pré receberam galantamina imediatamente antes da hipóxia e os grupos Pós nos intervalos de 1, 24, 48 e 72 horas após a cirurgia. No DPN45 foi feita a análise do volume das estruturas encefálicas que demonstrou a redução do volume do hipocampo do grupo HIS em relação ao Sham e uma prevenção desse efeito no grupo HIG10-Pré, mas não nos demais grupos. Análises bioquímicas foram feitas no hipocampo ipsilesional 24 horas após a lesão e revelaram: através da citometria de fluxo uma redução na sobrevivência de neurônios no grupo HIS em relação ao Sham que foi prevenida no grupo HIG10-Pré; através de ELISA uma hipertrofia dos astrócitos no grupo HIS que foi revertida no grupo HIG10-Pré e um aumento na atividade da enzima anti-oxidante catalase. O tratamento pré-hipóxia com galantamina foi capaz de prevenir os déficits histológicos, aumentar a sobrevivência celular, reduzir a reação astrocitária e aumentar a atividade anti-oxidante em ratos submetidos à HI. / Neonatal hypoxia ischemia (HI) has a role in etiology of several neurological pathologies and causes severe sequelae. The pathophysiological mechanisms of this lesion start immediately after HI and last for days or weeks, with the secondary injury being a crucial part the process that culminates in the final damage. Acetylcholine (ACh) is a neurotransmitter of the central nervous system that seems to have an important neuroprotective action after HI. Acetylcholinesterase (AChE) degradates ACh and inhibitors of this enzyme have been used to treat neurological damage. Its positive action on HI has been demonstrated in studies performed in our laboratory, where the administration of the alkaloid extract of Huperzia quadrifariata (An inhibitor of AChE) reduced the cognitive and histological deficits caused by this lesion. To evaluate the effects of the pre and post-hypoxia administrations of galantamine, a cholinesterase inhibitor, in the model oh perinatal HI, Wistar rats in the post-natal day 7 (PND7) were subjected to a combination of unilateral occlusion of the right charotid artery and of exposure to a hypoxic exposure (8% O2) for 60 minutes. Intraperitoneal injections of saline in the groups Sham anf HI+Saline (HIS) and of galantamine in the groups HI+Galantamine 5 mg/kg pre-hypoxia (HIG5-Pre), HI+Galantamine 10 mg/kg pre-hypoxia (HIG10-Pre), HI+Galantamine 5 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post) and HI+Galantamine 10 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post). The Pre groups received galantamine immediately before hypoxia and the Post groups in the intervals of 1, 24, 48 and 72 hours after HI. On PND45 the analysis of the volume of brain structures showed a reduction of the volume of the ipsilesional hippocampus in the HIS group when compared to the sham and a prevention of this effect in the HIG10-Pre, but not in any other group. Biochemical analysis was performed in the ipsilesional hippocampus 24 hours after the lesion and revealed: a reduction of the number of surviving neurons in the HIS group when compared to the Sham that was prevented in the HIG10-Pre; a hypertrophy of the astrocytes in the HIS group that was prevented in the HIG10-Pre group and an increase in the activity of the anti-oxidant enzyme catalase in the HIG10-Pre group. The treatment with galantamine was able to prevent the histological deficits, increase the survival of neurons, reduce astrocytic reaction and increase the anti-oxidant activity in rats submitted to HI.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A diminuição do aporte de oxigênio e nutrientes na vida perinatal resulta em danos, como astrogliose, morte de neurônios e de células proliferativas. Déficits cognitivos podem estar relacionados a danos no hipocampo. Neste trabalho avaliamos a citoarquitetura do giro dentado (DG) durante o desenvolvimento e a memória de ratos submetidos à HI. Para tal, utilizamos a técnica de imunohistoquímica para marcador de proliferação celular (KI67), neurônio jovem (DCX), de astrócitos (GFAP) e de óxido nítrico sintase neuronal (NOSn). Para avaliar a memória de curta e de longa duração foi utilizado o teste de reconhecimento de objetos (RO). Ratas Wistar grávidas em E18 foram anestesiadas (tribromoetanol) e as quatro artérias uterinas foram ocluídas com grampos de aneurisma (Grupo HI). Após 45 minutos, os grampos foram removidos e foi feita a sutura por planos anatômicos. Os animais do grupo controle (SHAM) sofreram o mesmo procedimento, excetuando a oclusão das artérias. Os animais nasceram a termo. Animais com idades de 7 a 90 dias pós-natal (P7 a P90), foram anestesiados e perfundido-fixados com paraformaldeído a 4%, e os encéfalos submetidos ao processamento histológico. Cortes coronais do hipocampo (20m) foram submetidos à imunohistoquímica para KI67, DCX, GFAP e NOSn. Animais P90 foram submetidos ao RO. Os procedimentos foram aprovados pelo comitê de ética (CEA/019/2010). Observamos menor imunomarcação para KI67 no giro dentado de animais HI em P7. Para a marcação de DCX nesta idade não foi observada diferença entre os grupos. Animais HI em P15, P20 e P45 tiveram menor imunomarcação para DCX e Ki67 na camada granular. Animais P90 de ambos os grupos não apresentaram marcação para KI67 e DCX. Vimos aumento da imunomarcação para GFAP nos animais HI em todas as idades. A imunomarcação para NOSn nos animais HI foi menor em todas as idades. O maior número de células NOSn positivas foi visto em animais P7 em ambos os grupos na camada polimórfica. Em P15, animais HI apresentam células NOSn+ em todo o DG. Em P30 animais HI apresentam células NOSn+ nas camadas polimórfica e sub-granular. Animais adultos (P90) de ambos os grupos apresentam células NOSn positivas apenas nas camadas granular e sub-granular. Embora animais HI P90 não apresentaram déficits de memória, estes apresentaram menor tempo de exploração do objeto. Comportamento correspondente a déficits de atenção em humanos. Nossos resultados sugerem que HI perinatal diminui a população de células proliferativas, de neurônios jovens, de neurônios NOSn+, além de causar astrogliose e possivelmente déficits de atenção. O modelo demonstrou ser útil para a compreensão dos mecanismos celulares das lesões hipóxico-isquêmicas e pode ser usado para testar estratégias terapêuticas. / The supply of oxygen and nutrients decreasing in perinatal life may results in CNS damage such as deficits in memory and attention and increased susceptibility to epileptic disorders in adulthood. Perinatal hypoxia-ischemia ( HI ) results in astrogliosis in white matter and loss of cortical neurons (Robinson et al, 2005). Cognitive deficits may be related to hippocampal damage. In this study we evaluate the cytoarchitecture of the dentate gyrus (DG) during development and memory in rats submeted to HI. We used the immunohistochemistry marker of cell proliferation (Ki67), young neuron (DCX), astrocytes (GFAP) and neuronal nitric oxide synthase (nNOS). To evaluate the short-memory and long-lasting the recognition of objects (RO) test was used. Pregnant Wistar rats on E18 were anesthetized (tribromoethanol) and the four uterine arteries were occluded with aneurysm clips (Group HI). After 45 minutes, the clips were removed and the incision was sutured to the anatomical planes. The control group (SHAM) underwent the same procedure, except the occlusion of arteries. The animals were born at term. Animals aged 7 to 90 days postnatal (P7 to P90) were anesthetized and perfused-fixed with 4% paraformaldehyde, and their brains were subjected to histological processing. Coronal sections of the hippocampus (20μm) were subjected to immunohistochemistry for Ki67, DCX, GFAP and nNOS. Animals were subjected to RO P90. The procedures were approved by the ethics committee ( CEA/019/2010 ). We observed lower Ki67 immunostaining in the dentate gyrus of animals HI at P7. For marking DCX at this age is no difference between the groups was observed. HI animals at P15, P20 and P45 had less immunostaining for DCX and Ki67 in the granular layer. Animals P90 in both groups showed no labeling for Ki67 and DCX. We have seen an increase in GFAP immunostaining HI in animals at any age. The immunostaining for nNOS in HI animals was lower at all ages. The greater number of positive cells was seen in nNOS P7 animals in both groups in the polymorphic layer. In P15 animals HI nNOS + cells present in the whole DG. In P30 animals HI feature nNOS + cells in the polymorphic layer and sub-granular. Adult animals (P90) of both groups have positive nNOS granular cell layers, and only in the sub-granular. Although HI P90 animals showed no memory deficits, these patients had shorter holding the object. Corresponding to attention deficits in human behavior. Our results suggest that perinatal HI decreases the population of proliferative cells, young neurons, nNOS+ neurons, and astrocytic and possibly cause attention deficits. The model proved to be useful for understanding the cellular mechanisms of hypoxic- ischemic injury and can be used to test therapeutic strategies.

Objetivo: Avaliar os níveis plasmáticos e liqüóricos de IL-6 e TNF-α em recém- -nascidos a termo com Encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI), comparando-os com recém- -nascidos a termo sépticos sem meningite e sem EHI e com recém-nascidos controles. Método: Foi realizado um estudo de caso-controle com três grupos de recém-nas-cidos a termo: grupo I, 20 recém-nascidos controles com escore de Apgar ≥ 9 no primeiro e quinto minutos de vida; grupo II, 19 recém-nascidos sépticos, sem meningite, com escore de Apgar ≥ 9 no primeiro e quinto minutos de vida; grupo III, 19 recém-nascidos asfixiados ca-racterizados pelo escore de Apgar ≤ 4 e ≤ 6 no primeiro e quinto minutos de vida, respecti-vamente, pH umbilical < 7,20 e/ou lactato arterial umbilical > 3,0 mmol/L, e necessidade de ventilação com pressão positiva pelo menos durante 2 minutos após o nascimento. Foram coletadas amostras de sangue e de líqüor nas primeiras 48 horas de vida para determinação dos níveis de IL-6 e TNF-α pela técnica de enzimoimunoensaio, utilizando-se kits R & D Systems. Resultados: Os três grupos foram semelhantes quanto ao peso de nascimento, ida-de gestacional, classificação peso/ idade gestacional, tipo de parto e tempo médio da coleta de sangue e líqüor. As medianas dos níveis plasmáticos de IL-6 foram semelhantes entre sépticos e asfixiados e significativamente superiores aos controles (p < 0,0001). A mediana do TNF-α plasmático foi semelhante nos recém-nascidos asfixiados e controles, significativamente in-ferior a dos sépticos (p < 0,00001). Nos recém-nascidos asfixiados, as medianas dos níveis liqüóricos da IL-6 e do TNF-α foram significativamente mais elevadas do que nos sépticos e nos controles. A mediana da IL-6 liqüórica foi significativamente mais elevada nos sépticos que nos controles e a mediana do TNF-α liqüórico foi semelhante nos sépticos e controles. As relações líqüor/plasma para IL-6 e TNF-α foram semelhantes nos sépticos e controles, e menores que nos asfixiados (p < 0,0002 para IL-6, p < 0,00001 para TNF-α). Conclusões: 1) Recém-nascidos a termo com EHI apresentam níveis elevados de IL-6 e TNF-α no líqüor. 2) IL-6 plasmática encontra-se elevada nos recém-nascidos asfixia-dos e nos sépticos. 3) TNF-α plasmático é elevado somente nos recém-nascidos com sepse. 4) A maior relação líqüor/plasma para IL-6 e TNF-α nos recém-nascidos asfixiados sugere uma produção local intra-cerebral dessas citocinas nos recém-nascidos a termo com EHI.

O conteúdo de zinco (Zn) reativo cerebral é importante para o equilíbrio da sinaptofisiologia neural. A prova disto é que um aumento nos seus níveis, após evento hipóxico-isquêmico, resulta em neurotoxicidade, o que tem estimulado o tratamento desta disfunção cerebral com quelantes de Zn, tal como o dietilditiocarabamato (DEDTC). No caso do DEDTC, o uso deste composto sobre esta disfunção deve ser analisado com cuidado, pois ele também apresenta muitos efeitos colaterais sobre o sistema nervoso central. Desta forma, para atender este propósito, é necessário antes obter uma concentração de DEDTC com menores efeitos colaterais. Por esta razão, no presente trabalho, nós decidimos usar um modelo vertebrado mais simples, tal como o peixe-zebra, o qual permitiria a triagem, em larga escala, dos efeitos de DEDTC sobre o Zn reativo. Entretanto, jamais foi mostrada a presença de Zn reativo no cérebro de peixe-zebra. Com isto, através de marcações histológicas, nós conseguimos mostrar pela primeira vez a distribuição citoarquitectônica de Zn reativo em neurônios glutamatérgicos, bem como o número desses neurônios contendo Zn no cérebro de peixe-zebra. Isto nos permitiu avaliar o efeito de diferentes concentrações de DEDTC sobre o conteúdo de Zn cerebral do peixe-zebra, o qual foi intensamente quelado por elevadas quantidades do composto, induzindo comportamentos tipo-crise. Neste mesmo estudo nós obtemos também uma concentração de DEDTC com poucos efeitos colaterais que poderia exercer neuroproteção sobre o aumento de Zn reativo induzido pela hipóxia-isquemia. Assim, após a padronização de um modelo de hipóxia em peixe-zebra, que demonstra danos relacionados à isquemia, nós testamos se essa concentração de DEDTC poderia ser neuroprotetora sobre este modelo. Contudo, DEDTC apresentou efeitos pró-oxidantes, embora ele tenha atenuado o elevado conteúdo de Zn reativo induzido pela hipóxia. Portanto, mesmo que o DEDTC tenha falhado, este modelo, agora, está apto para a triagem de outros fármacos com potencial ação sobre o alterado conteúdo de Zn reativo que ocorre em eventos hipóxicos-isquêmicos. / The content of brain reactive zinc (Zn) is important for the synaptophysiology in the central nervous system (CNS). This is evidenced in hypoxic-ischemic events, when an increase in their levels results in neurotoxicity. Consequently, this has stimulated the treatment of cerebral ischemia with Zn chelators, such as diethyldithiocarbamate (DEDTC). In the case of DEDTC, the use of this compound in this dysfunction should be examined carefully, because it also has many side effects on the (CNS). Thus, to meet this, it is necessary first to obtain a concentration of DEDTC with negligible side effects. Here, we decided to use a simpler vertebrate model, such as zebrafish, which would allow large-scale screening of DEDTC effects on reactive Zn. However, the presence of reactive Zn has never been shown in zebrafish brain. Then, using histological markers, we were able to show for the first time the cytoarchitectonic distribution of reactive Zn in glutamatergic neurons as well as the number of these neurons containing Zn in the zebrafish brain. This allowed us to evaluate the effect of different DEDTC concentrations on the brain content of Zn in zebrafish. As a result, high levels of the compound did strongly chelate the metal, inducing seizure-like behaviors. In this study we also obtained a DEDTC concentration with few side effects that could exert neuroprotection on the increased reactive Zn induced by hypoxia-ischemia. Then, after the standardization of an ischemic-sensitive model of hypoxia in zebrafish, we tested if this DEDTC concentration could be neuroprotective on this model. Nevertheless, DEDTC showed pro-oxidant effects, though it had mitigated the elevated content of reactive Zn induced hypoxia. Therefore, despite the DEDTC have failed as neuroprotective drug, this model enables the screening of other chemical agents with potential action on the increased content of reactive Zn that occurs in hypoxic-ischemic events.

A encefalopatia hipóxico-isquêmica neonatal, ou simplesmente hipóxia-isquemia (HI) neonatal, é uma das principais causas de morbidade e mortalidade em neonatos humanos. De 20% a 50% dos recém-nascidos com HI severa morrem no período perinatal. Quando sobrevivem, 25% apresentam deficiências neuropsicológicas, como dificuldade de aprendizado, epilepsia e paralisia cerebral. Devido a isso, a eficácia de possíveis agentes neuroprotetores tem sido testada em modelos animais. Há razão para se pensar que a progesterona tem um forte potencial para o tratamento da HI neonatal, já que a sua utilização tem se mostrado benéfica em pesquisas relacionadas com lesão cerebral traumática, lesão cerebral isquêmica e outros modelos de lesão do sistema nervoso central (SNC) em adultos. Inúmeros estudos têm mostrado que o modelo animal de HI de Rice e Vannucci (1981) em animais neonatos, utilizado no presente trabalho, pode produzir lesões no sistema nervoso central relativamente previsíveis, e que estas lesões encefálicas parecem semelhantes às observadas clinicamente em humanos (SALMASO et al., 2014). Para a realização do modelo de HI foram utilizados ratos Wistar com idade de 7 dias (P7). Após a oclusão da carótida esquerda, os animais foram colocados em câmaras para exposição à atmosfera hipóxica com 8% O2/92% N2 por 90 minutos. Os animais foram divididos em cinco grupos experimentais: SHAM, HI, HI+PROG-PRÉ (PRÉ), HI+PROG-PÓS (PÓS), HI+PROG-PRÉ/PÓS (PP). Os termos PRÉ e PÓS referem-se à administração de progesterona (na dose de 5 mg/kg) antes ou após o procedimento de HI neonatal . Dependendo do grupo experimental, os animais foram tratados com progesterona imediatamente antes da isquemia e/ou 6 e 24 horas após o início da hipóxia. Foram analisados o peso corporal dos animais (imediatamente antes da isquemia e 6, 24 e 48 horas após o início da hipóxia), o volume de lesão cerebral, além da expressão das proteínas p-Akt e caspase-3 pela técnica de Western blotting. / Neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy or simply neonatal hypoxia-ischemia (HI) is a main cause of morbidity and mortality in human neonates. Moreover, 25% of survivors show neuropsychological dysfunctions such as learning difficulties, epilepsy and cerebral palsy. Because of this, the effectiveness of potential neuroprotective agents has been tested in animal models. There is a reason to suppose that progesterone has a strong potential for the treatment of neonatal HI since its use has been shown to be beneficial in researches related to traumatic brain injury, ischemic brain injury and other central nervous system injury models (CNS) in adults. Several studies have shown that the newborn animal model of HI developed by Rice and Vannucci (1981), and used in the present study, can produce lesions in the central nervous system which are predictable and similar to those observed clinically in humans. In order to perform the HI model we used 7 days old (P7) Wistar rats. After occlusion of the left carotid, the animals were placed in hypoxic chambers and exposed to the hypoxic atmosphere (8% O2/92% N2 for 90 minutes). The animals were divided into five groups: SHAM, HI, HI+PROG-PRÉ (PRÉ), HI+PROG-PÓS (PÓS), HI+PROG-PRÉ/PÓS (PP).The PRÉ and PÓS terms refer to the administration of progesterone (5 mg/kg) before and/or after the HI procedure. Progesterone was administered immediately before ischemia, 6 and 24 hours after the beginning of hypoxia, depending on the experimental group. Body weight was evaluated immediately before ischemia and/or 6 and 24 hours after the start of hypoxia. The volume of brain damage, in addition to the expression of p-Akt and caspase-3 were also evaluated.

Os mecanismos envolvidos nas atividades toxicológicas e/ou farmacológicas dos compostos orgânicos de selênio são pouco conhecidos. Os compostos orgânicos de selênio (disseleneto de difenila e ebselen) e organotelúrio (ditelureto de difenila) foram alvo dos trabalhos realizados“in vitro”, neste estudo. Os compostos organocalcogênios apresentaram efeitos diversos sobre o influxo de 45Ca2+ medido em sinaptossomas de cérebro de rato, dependendo das condições e agentes despolarizantes usados. Ebselen, (PhSe)2 e (PhTe)2 alteram a captação de 45Ca2+ de maneira distinta quando expostos a aminopiridina ou KCl. Enquanto (PhTe)2 inibe a captação de cálcio em todas as condições experimentadas, (PhSe)2, apresenta este efeito apenas quando incubado em condições basais ou sob a ação de aminopiridina. Ebselen, por sua vez, aumenta a captação de cálcio em altas concentrações em condições basais e sob a ação de aminopiridina, porém, apresenta efeito inverso quando os sinaptossomas são despolarizados por KCl. Ebselen evitou a inibição da captação de 45Ca2+ “in vitro” provocada por cloreto de mercúrio(HgCl) em sinaptossomas de cérebro de rato em condições basais do ensaio, no entanto, ebselen não afetou a inibição da captação de glutamato “in vitro” por HgCl, indicando que ebselen pode atuar dependendo das proteínas-alvo consideradas.Os compostos de mercúrio, MeHg e HgCl, inibiram a captação de glutamato em córtex cerebral de ratos de 17 dias e ebselen reverteu somente o efeito do MeHg porém, não, o do HgCl. Disseleneto de difenila não alterou os parâmetros avaliados na exposição de ambos os compostos de mercúrio.Os compostos de mercúrio estudados provocaram a morte celular das fatias de córtex, porém, ebselen protegeu as fatias dos efeitos lesivos provocados por MeHg e não pelo HgCl.