Transtorno do espectro do autismo (TEA), é um transtorno do neurodesenvolvimento caracterizado por perturbações na comunicação social recíproca e na manifestação de comportamentos, interesses e atividades repetitivos e restritos. Embora a etiologia do autismo ainda seja desconhecida, há fortes evidências de que esta condição é causada por uma complexa interação de fatores genéticos e ambientais durante o desenvolvimento. Além disso, uma das características preponderantes a nível de circuitaria neural é o desequilíbrio entre excitação e inibição, com o predomínio do primeiro. A exposição ao ácido valpróico (VPA) durante a gestação é um dos conhecidos fatores de risco ambiental. Com base nesta informação, o VPA é comumente utilizado para desencadear um fenótipo do tipo autista em murinos. Nosso grupo demonstrou previamente que um tratamento subcrônico com resveratrol (RSV) aplicado a ratas prenhes é capaz de prevenir os prejuízos no comportamento social induzidos na prole pelo VPA. No presente trabalho, nós investigamos a influência do tratamento prenatal com o RSV nos níveis de expressão de proteínas sinápticas excitatórias (PSD-95 e neuroliguina- 1) e inibitórias (gefirina e neuroliguina-2) no córtex pré-frontal medial (CPFm) e no hipocampo de filhotes machos aos 30 dias de vida. O balanço entre excitação e inibição nestas regiões encefálicas já foi associado de maneira causal com a modulação do comportamento social em camundongos. Algumas alterações que observamos no grupo VPA foram contrapostas pela ação do RSV. Em resumo, RSV leva a uma tendência de diminuição da proteína PSD-95 no CPFm nos animais do grupo VPA+RSV em comparação ao grupo VPA (p=0,092), provavelmente exercendo suas ações ao nível da tradução. Adicionalmente, RSV aumenta significativamente os níveis de expressão gênica de gefirina no CPFm e hipocampo. Portanto, nós identificamos dois mecanismos diferentes pelos quais o RSV poderia reduzir a excitabilidade neuronal neste modelo animal de autismo. Isto se soma às crescentes evidências sobre desregulações na razão excitação/inibição no autismo que se relacionam com alterações de comportamento, e pode ser a base da ação preventiva exercida pelo RSV. / Autism spectrum disorder (ASD) is a group of neurodevelopmental disabilities characterized by sociability impairments accompanied by verbal and nonverbal communication deficits and stereotyped behavioral patterns. Although ASD etiology is still not known, there is growing evidence that this disorder is caused by a complex interplay of both genetic and environmental risk factors acting at the developmental stages and that a misbalance between excitation and inhibition (with predominance of the former) is a prominent characteristic at the circuitry level. One of the known risk factors is maternal use of valproic acid (VPA) during gestation. Based on this observation, VPA is commonly used to generate an ASD-like condition in rodents. We previously showed that a prenatal subchronic treatment of the pregnant rats with Resveratrol (RSV) prevented the social deficits generated by VPA in the male offspring. In this work, we aimed to investigate the influence of prenatal RSV treatment on the expression levels of synaptic proteins of excitatory (PSD-95 and neuroligin-1) and inhibitory (gephyrin and neuroligin-2) contacts of medial prefrontal cortex (mPFC) and hippocampus in young male rats. Excitation/inhibition balance in these two brain regions is implicated causally in the modulation of social behaviors in murines. We identified alterations in the VPA animal model of autism, some of which were corrected by the RSV treatment. In summary, we found that RSV leads to a trend of decrease in the level of protein PSD-95 in the mPFC of the VPA+RSV group animals compared to the VPA group (p=0,092), probably exerting its actions at the translation level. In addition, RSV increases gene expression of gephyrin in both mPFC and hippocampus. Therefore, we identified two different mechanisms of reduction of the neuronal excitability mediated by RSV treatment in this animal model of autism. This adds evidence to the growing body of findings about alteration of behaviors mediated by excitation/inhibition regulation in autism, and can be the basis for the phenotypic prevention exerted by RSV.

A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa caracterizada por perda da memória e das demais funções cognitivas. Sua patogenia envolve a produção do peptídeo β-amiloide (Aβ), através da clivagem da proteína precursora amiloide (APP) por β- e γ-secretases (amiloidogênese), e a posterior agregação do Aβ em oligômeros e/ou fibrilas. A toxicidade do Aβ tem sido associada a diversos mecanismos, a incluir desde seu efeito oxidante e inflamatório, até sua propriedade de induzir necrose por ruptura das membranas neurais, ou apoptose via ativação de cascatas sinalizatórias. Como etapa comum a estes mecanismos de toxicidade, a interação do peptídeo com membranas neurais, em particular com o gangliosídio GM1 (constituinte dos rafts), parece ser indispensável ao dano neural associado ao peptídeo, bem como à ativação da cascata amiloide que caracteriza o ciclo patológico Aβ-amiloidogênese. O GM1 é um gangliosídio de membrana que, quando administrado exogenamente, apresenta propriedades neurotróficas e neuroprotetoras, inclusive em modelos de DA. Os mecanismos envolvidos nesta neuroproteção, no entanto, ainda precisam ser melhor elucidados. Com isto, o objetivo da presente tese foi avaliar o potencial efeito neuroprotetor do GM1 em modelo in vivo e in vitro de toxicidade do Aβ1-42 fibrilado, e propor mecanismos para esta neuroproteção. Inicialmente, demonstramos que o GM1 (0,30 mg/kg), quando co-administrado (icv) com Aβ (2 nmol) previne o déficit cognitivo induzido pelo peptídeo (teste de reconhecimento de objetos), bem como a redução na atividade da Na+,K+-ATPase (enzima envolvida na regulação da transmissão sináptica) no hipocampo de ratos Wistar machos. Demonstrou-se, além disso, que este efeito neuroprotetor do GM1 é acompanhado de aumento nas defesas antioxidantes, em córtex e hipocampo (TRAP). Como a toxicidade do Aβ e a modulação da amiloidogênese parecem ser dependentes de alterações na estrutura dos microdomínios de membrana (rafts), investigamos o efeito da injeção (icv) de Aβ e do tratamento (icv) com GM1 sobre a integridade dos rafts e sobre a distribuição das proteínas APP e BACE1 (β-secretase) nestes microdomínios. Observamos que o Aβ promoveu um desmonte parcial nos rafts, acompanhado de um aumento na distribuição de APP e BACE1 nestes microdomínios, efeitos estes que foram prevenidos pelo tratamento com GM1. Em virtude de os rafts modularem diversas funções neurais, e de a co-localização de APP e BACE1 nos rafts ser um evento necessário a amiloidogênese, os resultados aqui obtidos, reforçam a ideia de que o GM1 exerça sua função neuroprotetora ao preservar a arquitetura das membranas e que o mesmo poderia frear a ativação da amiloidogênese induzida pelo Aβ, ao prevenir a redistribuição das proteínas APP e BACE1 aos rafts lipídicos. A fim de avaliar a atividade neuroprotetora do GM1 em modelo in vitro da DA, e de investigar a sua propriedade de interagir com o Aβ impedindo a interação deste às membranas neurais, avaliamos o efeito da incubação de GM1 (10, 20 e 30μM) frente à toxicidade do Aβ (0,5μM) em células de neuroblastoma humano SH-SY5Y, bem como, verificamos o efeito de uma prévia incubação Aβ-GM1 (in vitro) sobre a toxicidade induzida pelo peptídeo. Como resultado, observamos que o GM1 promoveu neuroproteção nas três concentrações testadas e que esta neuroproteção foi, pelo menos parcialmente, mediada por sua capacidade de interagir in vitro com o Aβ. Nossos dados, em conjunto, reforçam as evidências que apontam o GM1 como uma potencial droga neuroprotetora em modelos de DA. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by a loss of memory and impairment of other cognitive functions. Its pathogenesis involves the production of β-amyloid peptide (Aβ) by cleavage of the amyloid precursor protein (APP) by β- and γ-secretases (amyloidogenesis) and the subsequent aggregation of Aβ into oligomers and/or fibrils. Aβ toxicity has been associated with several mechanisms, ranging from its oxidant and inflammatory effects until their property to induce necrosis by neural membrane rupture, or apoptosis via activation of signaling cascades. As a common step to these toxicity mechanisms, the peptide interaction with neural membranes, particularly with GM1 ganglioside (component of membrane rafts), seems to be pivotal to the peptide induced neural damage, as well as the amyloid cascade activation that characterizes the pathological vicious cycle Aβ- amyloidogenesis. GM1 is a membrane ganglioside provided of neurotrophic and neuroprotective properties in AD models, when exogenously administered. The mechanisms of neuroprotection, however, need to be further elucidated. By this way, the aim of this PhD thesis was to evaluate the potential neuroprotective effect of GM1 in in vivo and in vitro models of fibrilar Aβ1-42 toxicity, and to propose mechanisms for this neuroprotection. Initially, we demonstrated that GM1 (0.30 mg/kg.), when co-administered (icv) with Aβ (2nmol), prevents the peptide induced cognitive deficit (object recognition task), as well as Aβ induced reduction in Na+,K+-ATPase activity (a enzyme involved in synaptic transmission regulation) in the hippocampus from male Wistar rats. We have shown, furthermore, that this neuroprotective effect of GM1 is accompanied by an increase in antioxidant defenses in the cortex and hippocampus (TRAP). As Aβ toxicity, as well as the modulation of amyloidogenesis, appear to be dependent on changes in the structure of membrane microdomains (rafts), we have investigated the effect of Aβ icv injection and GM1icv treatment on raft integrity and on the distribution of APP and BACE1 (β- secretase) proteins in these microdomains. As result, Aβ promoted a partial raft disassemble, accompanied by an increase in the distribution of APP and BACE1 to these microdomains, effects that were prevented by GM1 treatment. Considering that rafts modulate several neural functions, and that APP and BACE1 co-localization into lipid rafts is pivotal to amyloidogenesis, our results reinforce the idea that GM1 neuroprotection is mediated by membrane architecture preservation, and that GM1 treatment could slow down the Aβ induced activation of amyloidogenesis, by prevention of APP and BACE1 redistribution into lipid rafts. In order to evaluate the GM1 neuroprotective activity in an in vitro AD model, and to investigate GM1 property of interacting with Aβ and preventing its interaction with neuronal membranes, we evaluated GM1 (10, 20 and 30μM) effect against Aβ (0,5 μM)-induced toxicity in SHSY5Y human neuroblastoma cells, as well as, we verified the effect of a Aβ-GM1 in vitro preincubation on the peptide-induced toxicity. As our results indicate, the three tested GM1 concentrations promoted neuroprotection and this effect was, at least partially, mediated by its ability to in vitro interact with Aβ peptide. Our data, when taken together, reinforce the evidence suggesting GM1 as a potential neuroprotective drug in AD models.

A cafeína é um psicoestimulante muito consumido na dieta, tendo como principais fontes alimentares o café, o chá verde, refrigerantes de cola e energéticos. Uma vez que a cafeína ultrapassa a placenta e a barreira hematoencefálica, o consumo de cafeína durante a gestação pode afetar o feto em qualquer momento da gravidez. Alguns estudos têm mostrado que o consumo excessivo de cafeína em humanos pode estar associado com o aumento de aborto espontâneo e de baixo peso ao nascer. No entanto, é difícil de controlar fatores de confusão; dessa maneira, estudos experimentais são importantes para avaliar o efeito do consumo de cafeína no desenvolvimento encefálico. No primeiro capítulo desta tese, ratas Wistar foram tratadas com cafeína na água de beber (0,1; 0,3 e 1,0 g/L, o que corresponde à baixa, moderada e elevada ingestão, respectivamente), durante o ciclo escuro em dias de semana, duas semanas antes do acasalamento e durante toda a gestação. As ratas foram sacrificadas no dia embrionário 18 ou 20 (E18 ou E20, respectivamente), e o córtex e o hipocampo dos fetos foram dissecados para análise por Western Blot. Verificamos o imunoconteúdo cortical e hipocampal das seguintes proteínas: Proteína Associada ao Cone de Crescimento (GAP-43), Sonic Hedgehog (Shh), Proteína Associada ao Sinaptossoma (SNAP-25), Fator Neurotrófico Derivado do Encéfalo (BDNF) e seu receptor Tirosina Cinase B (TrkB). Além disso, foi avaliado o número de células neuronais e não-neuronais em ambas idades e regiões encefálicas pela marcação de NeuN. Em E18 no hipocampo, a maior dose de cafeína diminuiu TrkB e aumentou Shh, e a dose moderada (0,3 g/L) reduziu GAP-43; no córtex, houve uma diminuição de BDNF e um aumento de Shh nos embriões expostos à dose mais alta de cafeína nessa idade. No E20, o BDNF cortical foi aumentado pela dose mais elevada, e as doses de 0,3 g/L e 1,0 g/L de cafeína aumentaram Shh no hipocampo. Não houve efeito da dose mais baixa (0,1 g/L) no imunoconteúdo das proteínas estudadas em ambas as estruturas encefálicas e idades embrionárias. O número de células neuronais foi aumentado pela dose mais baixa de cafeína no córtex em E20, e a dose moderada aumentou o número de neurônios hipocampais em E18. A exposição de cafeína durante a embriogênese em roedores influenciou em modificações de proteínas cruciais para o desenvolvimento encefálico. Por isso, seria necessário analisar se estas modificações poderiam refletir em alterações pós-natais no desenvolvimento. Para isso, utilizando a mesma escala de tratamento de cafeína durante a gestação e lactação, verificamos o desenvolvimento motor e reflexo, o metabolismo da cafeína e a sinalização glutamatérgica nos dias pós-natal (DPN) 7, 14 e 21. Não houve diferença no desenvolvimento reflexo dos animais que receberam cafeína. A atividade locomotora aumentou com a idade, mas a cafeína não influenciou na locomoção. No entanto, cafeína a 1,0 g/L reduziu o peso corporal dos filhotes nos DPN 14 e 21, enquanto a exposição à 0,3 g/L de cafeína reduziu o peso corporal no DPN 21. Os níveis plasmáticos de cafeína e teobromina não foram afetados pela idade, mas encontramos interação de idade e tratamento nos níveis plasmáticos de paraxantina e teofilina. No DPN 7, a ingestão moderada de cafeína (0,3 g/L) aumentou o GLT-1 e a razão pGluN1/GluN1 no córtex, enquanto que a dose mais elevada (1,0 g/L) diminuiu o GLT-1 e aumentou a razão pGluN1/GluN1 no hipocampo; todas as doses de cafeína aumentaram o GluA1 hipocampal nesta idade. A dose moderada de cafeína aumentou o mGlu5 em ambas as estruturas encefálicas e aumentou o GluA1 no córtex no DPN 14. Cafeína a 0,3 g/L diminuiu GluA1 e mGlu5 no córtex e aumentou GluN2A hipocampal no DPN 21, e a dose mais elevada também diminuiu o mGlu5 cortical no DPN 21; a dose moderada reduziu o imunoconteúdo hipocampal de GluA1 e mGlu5 nesta idade. A ligação específica ao glutamato (binding) foi transitoriamente reduzida no córtex no DPN 14 pela dose moderada (0,3 g/L), retornando a níveis semelhantes ao controle no DPN 21. Com este trabalho enfatizamos a importância de haver um controle do consumo de cafeína durante um período crítico para o desenvolvimento e maturação encefálica, no entanto mais estudos são necessários para investigar o impacto dessas alterações a longo prazo. / Caffeine is the most consumed psychostimulant worldwide, present in coffee, green tea, cola soft drinks and energy drinks. Since caffeine freely crosses placenta and blood-brain barrier during pregnancy, epidemiology studies have found association between caffeine intake and miscarriage and low birth weight; however, some confounding factors may affect the results. Therefore, animal studies are an important tool to evaluate caffeine intake during brain development. In the first chapter of this thesis, adult female Wistar rats received caffeine in the drinking water (0.1, 0.3 and 1.0 g/L) during the active cycle in weekdays, two weeks before mating and throughout pregnancy. Cerebral cortex and hippocampus from embryonic stages 18 or 20 (E18 or E20, respectively) were collected for immunodetection of the following synaptic proteins: brainderived neurotrophic factor (BDNF), TrkB receptor, Sonic Hedgehog (Shh), Growth Associated Protein 43 (GAP-43) and Synaptossomal-associated Protein 25 (SNAP-25). We also estimated the number of NeuN-stained nuclei (mature neurons) and non-neuronal nuclei in both brain regions and embryonic periods. At E18 in hippocampus, high caffeine intake (1.0 g/L) decreased TrkB and increased Shh, whereas the moderate dose reduced hippocampal GAP-43. In whole cortex, BDNF was decreased and Shh was increased in fetuses exposed to the highest dose of caffeine. At E20, BDNF in whole cortex increased at the highest dose, and Shh in hippocampus increased at both moderate and high caffeine doses of caffeine. The lowest dose of caffeine has no effect in all proteins assessed in whole cortex and hippocampus for both embryonic stages. NeuNstained nuclei was increased in the cortex at E20 and in the hippocampus at E18 by lower and moderate doses of caffeine, respectively. Caffeine exposure during rat embryogenesis modified key proteins in brain development. Therefore, it is essential to evaluate whether these changes may reflect in alterations postnatally. For this, using the same protocol of caffeine administration, we studied whether different doses of caffeine intake during pregnancy and lactation may affect reflex and motor development, caffeine metabolism, ontogeny of glutamate receptors and transporter and glutamate binding in cortex and hippocampus in pups at post-natal days (PND) 7, 14 and 21. We did not find differences in reflex development. However, the highest dose decreased body weight from PND 14 up to weaning (PND 21), whereas 0.3 g/L caffeine decreased body weight at PND 21. Locomotor activity increased with age, but it was not modified by caffeine at any dose. Caffeine and theobromine plasma levels were unaffected by age, but there was interaction between age and dose in plasma levels of paraxanthine and theophylline. At PND 7, moderate caffeine intake (0.3 g/L) increased GLT-1 and pGluN1/GluN1 ratio in whole cortex, whereas the highest dose decreased GLT-1 and increased pGluN1/GluN1 ratio in hippocampus. All doses of caffeine increased hippocampal GluA1 at this age. Moreover, moderate dose of caffeine increased mGlu5 in both brain structures and increased GluA1 in whole cortex at PND 14. Caffeine 0.3 g/L decreased cortical GluA1 and mGlu5 and increased hippocampal GluN2A at PND 21. The highest dose also decreased cortical mGlu5 at this age. Conversely, the moderate dose decreased GluA1 and mGlu5 in hippocampus at this age. Glutamate binding were transiently reduced in cortex from rat pups exposed to the lowest dose of caffeine up to PND 14, but it was normalized at PND 21. This work emphasizes the importance of controlling caffeine intake during critical periods of rat brain development and maturation, and more research is needed to evaluate the impact of these changes later in life.

O hipocampo é uma das principais estruturas relacionada aos processos de aprendizado e memória e também ao envelhecimento cerebral. Os astrócitos são células dinâmicas que mantém a homeostase cerebral, regulando sistemas de neurotransmissores, processamento da informação sináptica, metabolismo energético, liberação de fatores tróficos, defesas antioxidantes e resposta inflamatória. Considerando a relevância dessa estrutura cerebral e também a fundamental importância dos astrócitos para manutenção das condições fisiológicas do sistema nervoso central, nesse trabalho nós aprimoramos o estudo de um modelo de cultura de astrócitos hipocampais de ratos Wistar adultos (90 dias) e envelhecidos (180 dias), previamente padronizado pelo grupo. Observamos aqui a alteração da expressão dos principais marcadores gliais, em função da idade: proteína glial fibrilar ácida (GFAP), vimentina, transportadores de glutamato (GLAST e GLT-1) e enzima glutamina sintetase (GS). Além disso, também observamos alterações na liberação de GDNF, BDNF, S100B e TGF-β dependente da idade. Esses astrócitos ainda apresentaram parâmetros de estresse oxidativo/nitrosativo aumentados com o envelhecimento cerebral com simultânea disfunção mitocondrial e da enzima NADPH oxidase (NOX). Ainda em relação à homeostase redox, foram observadas disfunções nas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa (GSH) em função da idade. Os astrócitos maduros também desencadearam uma resposta inflamatória distinta dos astrócitos de animais neonatos com aumento dos níveis de citocinas proinflamatórias como TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 e MCP-1. Os principais mecanismos associados a alterações gliais em função da idade em cultura de astrócitos hipocampais envolve as vias de sinalização NFkB, p38, Nrf-2 e HO-1. Essas vias de sinalização estão relacionadas à homeostase redox e resposta inflamatória. Esses resultados reforçam o papel dos astrócitos hipocampais como alvo para o entendimento dos mecanismos envolvendo o envelhecimento cerebral bem como desordens neurológicas relacionadas a ele. / The hippocampus is one of the structures more closely related to behavior, neurochemical and cellular alterations during aging. Astrocytes are dynamic cells that maintain brain homeostasis by regulating neurotransmitter systems, synaptic information processing, energy metabolism, release of trophic factors, antioxidant defense and inflammatory response. Considering the importance of this brain structure and also the astrocyte importance for maintenance physiological conditions of the central nervous system, in this work we have improved the study of hippocampal astrocytes culture model of adult Wistar rats (90 days) and aged (180 days), previously standardized by the group. Here we see the age-dependent changes of expression of the major glial markers: glial fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, glutamate transporters (GLAST and GLT-1) and glutamine synthetase (GS).The GDNF, BDNF, S100B protein and TGF-β also changed their release with age. Astrocytes showed an age-dependent increase in oxidative/nitrosative stress with significant mitochondrial and NADPH oxidase (NOX) dysfunction. Furthermore, alterations related to age in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) activities and glutathione (GSH) levels contribute to impaired redox state. Astrocytes also displayed age-dependent inflammatory response with augment of proinflammatory cytokine levels such as TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 and chemokine MCP-1. The putative mechanisms associated to age-dependent changes in glial functionality in hippocampal astrocyte cultures involve NFκB, p38, Nrf-2 and HO-1 pathways. These signaling pathways are critical to interconnect redox homeostasis and inflammatory response. These results reinforce the role of hippocampal astrocytes as target for understanding mechanisms involved in aging and age-related neurological disorders.

A hipóxia-isquemia (HI) encefálica neonatal causa diversas seqüelas motoras e cognitivas permanentes devido à grande degeneração celular que ocorre no encéfalo dos neonatos. Esse dano é progressivo e gera atrofias visíveis em diversas estruturas encefálicas, principalmente hipocampo, estriado e córtex cerebral. Um estudo recente do nosso grupo de pesquisa mostrou que o tratamento com ácido fólico (AF) reverteu o déficit cognitivo e a diminuição da atividade da enzima Na+, K+-ATPase, em ratos submetidos à HI neonatal. Assim, buscando compreender melhor a possível eficácia do ácido fólico em tratar e/ou prevenir o dano causado pela HI neonatal, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do tratamento com ácido fólico na degeneração celular na região CA1 do hipocampo dorsal 24 horas após o evento lesivo e em diferentes marcos do desenvolvimento de animais submetidos à hipóxia-isquemia neonatal. Foram utilizados ratos Wistar de ambos os sexos que foram submetidos ao modelo de Levine-Rice no 7º dia de vida pós-natal, sendo divididos em quatro grupos experimentais: 1) controle tratado com salina (CTS); 2) controle tratado com ácido fólico (CTAF); 3) HI tratado com salina (HIS); 4) HI tratado com ácido fólico (HIAF). Os animais receberam uma dose intraperitoneal de AF (0,011 μmol/g de peso corporal) 24 horas antes, imediatamente antes e 24 horas após a HI ou, diariamente, até o 14° DPN. Não foram encontradas diferenças na quantificação de células imunomarcadas para caspase-3 clivada pela técnica de imunoistoquímica, porém na avaliação da densidade celular observou-se uma diminuição de células no grupo HIS 13 quando comparado com os grupos CTAF e HIAF no hipocampo direito. Tanto na análise qualitativa quanto quantitativa da ultraestrutura dos neurônios piramidais da região CA1 hipocampal também foi possível encontrar uma importante degeneração celular nos grupos submetidos à HI neonatal, predominantemente caracterizada pelo padrão necrótico, porém no grupo tratado com AF essa degeneração foi menos expressiva. Quanto aos marcos do desenvolvimento, não verificou-se diferença nem pela lesão nem pelo tratamento. A partir desse estudo, portanto, podemos concluir que 24h após a HI ocorre diminuição da densidade celular e evidente processo lesivo ao tecido hipocampal, mais expressivamente por necrose. Ainda, a suplementação com ácido fólico foi capaz de reduzir e/ou prevenir o dano celular na região CA1 do hipocampo ipsilateral à oclusão arterial. / Neonatal hypoxia-ischemia (HI) causes diverse permanent motor and cognitive sequelae due to extensive cellular degeneration that occurs in the brain of neonates. This damage is progressive and generates visible atrophy in several brain structures, particularly the hippocampus, cerebral cortex and striatum. A recent study from our research group demonstrated that treatment with folic acid (FA) reversed cognitive deficits and decreased activity of the enzyme Na+, K+-ATPase in rats submitted to neonatal HI. Thus, in order to better understand the possible effectiveness of folic acid in recovering and / or preventing the damage caused by neonatal HI, the aim of this study was to evaluate the effects of treatment with folic acid on cell degeneration in the CA1 region of the dorsal hippocampus 24 hours after neonatal hypoxia-ischemia and at different developmental milestones of animals submitted to neonatal hypoxia-ischemia. Wistar rats of both sexes were submitted to the Levine - Rice model on the 7th postnatal day, being divided into four experimental groups: 1) control treated with saline (CTS); 2) control treated with folic acid (CTAF); 3) HI treated with saline (HIS) 4) HI treated with folic acid (HIAF). Animals received an intraperitoneal dose of FA (0.011μmol/g of body weight) 24 hours before, immediately before and 24 hours after the HI. No differences were found in the quantification of positive cells for cleaved caspase-3 by immunohistochemistry, but in the assessment of cell density was observed a decrease of cells in the HIS group when compared with the CTFA and HIFA groups in the right hippocampus. In the analysis of the ultrastructure of pyramidal neurons of the 15 hippocampal CA1 region was also possible to find an important cellular degeneration in the groups subjected to neonatal HI, predominantly characterized by necrotic pattern, but in the group treated with FA this degeneration was less expressive. As for developmental milestones, no significant difference was observed either by injury or by treatment. Concluding, 24 hours after HI occurs decreased cell density and evident degeneration process to hippocampal tissue, most significantly with death by necrosis. Yet, supplementation with folic acid was able to reduce and / or prevent cell damage in the CA1 region of the hippocampus ipsilateral to the arterial occlusion.

Foi realizada a comparação entre os achados de espectroscopia de prótons por ressonância magnética utilizando a sequência PRESS (point resolved spectroscopy), com TE curto (35ms) no cíngulo posterior e hipocampos de 29 pacientes com doença de Alzheimer (leve e moderada) e 15 controles. As relações de metabólitos com melhor sensibilidade e especificidade na diferenciação entre os grupos foram em ordem decrescente: Naa/Cr do cíngulo, mI/Naa do cíngulo, mI/Naa dos hipocampos e mI/Cr dos hipocampos. Não houve vantagens, nesta casuística, na realização da espectroscopia de prótons nos hipocampos, um local tecnicamente mais difícil e demorado em relação ao cíngulo posterior. Observou-se correlação positiva da relação Naa/Cr e negativa da relação mI/Naa do cíngulo posterior com o MMSE / The objective of this study is to compare the findings on Magnetic Resonance Spectroscopy using PRESS (point resolved spectroscopy) technique with short TE (35ms) in the posterior cingulate and hippocampi of 29 patients with Alzheimer's disease (mild and moderate) and 15 controls. The metabolic ratios with highest sensitivity and specificity were (in a decreasing order): posterior cingulate Naa/Cr, posterior cingulate mI/Naa, hippocampi mI/Naa and hippocampi mI/Cr. In the group analised it seems there is no advantage in performing MRS in the hippocampi instead of posterior cingulate, a technically challenging location, usually leading to a longer examination time. In the posterior cingulate we observed a positive correlation with Naa/Cr ratio and a negative correlation with mI/Naa ratio and the MMSE

O hipocampo dorsal (HD) é uma estrutura do sistema límbico que está envolvida em processos emocionais, de memória e aprendizado. Alem disso, o HD também exerce influência sobre a atividade autonômica. Durante situações aversivas pode se observar tanto respostas autonômicas (aumento da pressão arterial, frequência cardíaca e queda da temperatura cutânea) quanto comportamentais. O HD está envolvido com diversas alterações associadas a reações defensivas e apresenta conexões com diversas estruturas que modulam essas respostas, fazendo parte de uma via responsável por modular as respostas durante situações aversivas. São observadas aumentos nas respostas autonômicas durante o estresse por restrição (ER). Durante a atividade do HD está aumentada. Além disso, é possível observar aumento dos níveis de glutamato no HD. A ativação de receptores glutamatérgicos do tipo NMDA no sistema nervoso central aumenta a síntese de óxido nítrico (NO) por ativação da isoforma neuronial da óxido nítrico sintase (nNOS). Além disso, esta interação, NMDA/NO, no HD parece ser importante nas reações defensivas. Portanto, no presente estudo nós observamos que a administração de glutamato no HD promove aumentos do sistema cardiovascular, similares a aqueles observados durante situações de estresse. Estas respostas cardiovasculares são associadas com um aumento da atividade simpática. Além disso, os efeitos do glutamato foram inibidos pela administração do AP7, um antagonista NMDA, do N?-Propyl-L-Arginine, um inibidor da nNOS ou do Carboxy-PTIO(S)-3-carboxy-4- hydroxyphenylglicine, um sequestrador de NO. Finalmente, a administração destas drogas foi capaz de reduzir as respostas autonômicas causadas pelo ER. Portanto, nossos achados mostram que o sistema glutamatérgico presente no HD esta envolvido com a modulação autonômica através de receptores do tipo NMDA e a ativação de nNOS. Além disso, esta via NMDA/NO está envolvida na modulação autonômica durante situações de estresse. / The dorsal hippocampus (DH) is a structure of limbic system that is involved in emotional, leaning and memories process. Moreover, the DH also exerts influence on autonomic activity. During aversive situations it is possible observes autonomic responses (increase in blood pressure, heart rate and decrease in cutaneous temperature) associated to defensive behavioral. The DH is involved with alterations associated to defensive reactions and presents connections with several structures which modulate that responses, making part of a pathway involved with behavior and autonomic responses associated with aversive situations. Increase of autonomics responses are observed during restraint stress (RS). During RS the DH activity is increased. Moreover, it is possible observe increases in glutamate levels in DH. In central nervous system the activation of NMDA glutamatergic receptors increases the nitric oxide (NO) synthesis by activate the neuronal isoform of nitric oxide syntase (nNOS). Moreover, this interaction, NMDA/ NO, in the DH appears to important in the defensive reactions. Therefore, in the present work we observed that administration of glutamate in the DH promotes increases of cardiovascular system, similar those observed during stress situation. These cardiovascular responses were associate with an increase of sympathetic activity. Also, the glutamate effects were inhibited by administration of AP7, a NMDA antagonist, N?-Propyl-L-Arginine, a nNOS inhibitor, or Carboxy-PTIO(S)-3- carboxy-4-hydroxyphenylglicine, a NO scavenger. Finally, the administration of these drugs were able to reduces the autonomic responses evoked by RS. Therefore, our findings showed that glutamatergic system present in DH are involved with autonomic modulation through NMDA receptors and nNOS activation. Moreover, this NMDA/ NO is involved with autonomic modulation during stress situation.

A dieta intermitente (DI), quando não causa desnutrição, expõe os organismos a um estresse nutricional moderado que estimula as proteínas de estresse e os mecanismos de defesa do organismo, tornando-o mais resistente a estímulos tóxicos. A DI atua em vias associadas à sobrevivência celular e à inflamação, envolvendo com isso a modulação do NF-<font face=\"Symbol\">kB. Porém, pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares associados a estes efeitos, assim como o envolvimento de vias como a do CREB e da WNT, além de sua correlação com a sinalização inflamatória. Este projeto tem como objetivo avaliar os efeitos da DI na cognição e hipocampo de ratos na ausência ou presença de LPS. Os resultados mostraram que a DI melhora o desempenho dos animais nos testes comportamentais labirinto de Barnes e esquiva inibitória. Ainda, a DI induz um aumento de pCREB e da sinalização canônica da WNT e promove o aumento da razão IL-10 / TNF e a diminuição dos níveis de RNAm do Tlr-4, Nosi e Cox-2 no hipocampo. Os dados sugerem que a DI induz um predomínio das vias de sinalização protetoras no SNC de ratos. / The intermittent fasting (IF) protocol, when it does not cause malnutrition, induces a moderate nutritional stress to the organism which stimulates the stress proteins and the body\'s defense mechanisms, making it more resistant to toxic stimuli. The IF seems to act by mechanisms associated with cell survival and inflammation, thereby involving NF-<font face=\"Symbol\">kB modulation. However, little is known about the molecular mechanisms involved, as well as the participation of CREB and WNT pathways and its correlation with inflammatory signaling. This study investigates the effects of IF on cognition and on rat hippocampus in absence or presence of LPS. The results showed that IF improved performance in Barnes maze and inhibitory avoidance behavioral tests. Also, IF induced both increase of pCREB and canonical WNT signaling pathway, and decrease in inflammatory mRNA markers levels, such as Tlr-4, iNos and Cox-2. In addition, IF can also increase IL-10 / TNF ratio levels. Our results suggest that IF induces a prevalence of protective signaling pathways in the central nervous system.

Orientadores: Elenice Aparecida de Moraes Ferrari, Claudio Antonio Barbosa de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T10:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MariaIsabel_M.pdf: 1381550 bytes, checksum: 9cb336aef794086ff363f071f8040818 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O hipocampo exerce papel fundamental no processamento de aprendizagem e memória espaciais. Comparações das características funcionais, anatômicas e neuroquímicas do hipocampo são favorecidas por evidência oriunda de estudo sobre aprendizagem especial em mamíferos e aves. O objetivo do presente estudo foi analisar a marcação imunohistoquímica de células nNOS- positivas no hipocampo de pombos (C. lívia) após diferentes duração do treino em aprendizagem especial. Foram analisados grupos de animais não treinados (MAN), treinados em 1 sessão (EXP1), treinados em 5 sessões (EXP5), exposto à arena em 1 sessão (CONT1) ou em 5 sessões (CONT5). As sessões foram realizadas numa arena onde havia quatro comedouros, um dos quais com alimento. Em cada sessão, com seis tentativas, registrou-se a latência (seg) e a assertividade da escolha de um comedouro. Após os testes comportamentais, usou-se imunoistoquímica para a análise da marcação de células nNOS-positiva no hipocampo dorsal e ventral. O grupo EXP5 teve diminuição da latência de escolha ('F IND. 4,28¿= 23,74; p < 0,001) e aumento das respostas corretas ('F IND. 4,35¿= 8,66; p < 0,001) em função do treino. A marcação das células nNOS-positivas no hipocampo foi significativamente maior no hipocampo dorsal dos animais EXP5 em comparação com o hipocampo ventral ('F IND. 4,22¿= 104,79; p<0,001) e com os demais grupos ('F IND. 4,22¿= 10,17; p < 0,001). O aumento da imunorratividade de células nNOS- positivas no hipocampo dorsal de pombos após a aprendizagem da localização do comedouro correto sugere o envolvimento desta região e de processos mediados pro transmissão glutamatérgica nesse processo de aprendizagem e memória em pombos / Abstract: The hippocampus has fundamental role in spatial learning and memory processes. Functional and neurochemical analysis of the hippocampus are favored by evidence on spatial learning in mammals and birds. The present study examined the immunohistochemical expression of nNOS-positive cells in the hippocampus of pigeons (C. livia) after training in food location task. Animals were trained in one (EXP1) or five (EXP5) sessions or had one (CONT1) or five sessions (CONT5) of exposure to the experimental arena. The six trials sessions were conducted daily in one arena with 4 food bowls, one of which had food. Latency and accuracy of choise recorded. After behavioral tests, nNOS immunoractivity in hippocampal cells was analyzed. EXP 5 showed reduction imunoreactivity in hippocampal cells was analysed. EXP5 showed reduction in latency of choise ('F IND. 4,28¿= 23,74; p < 0,001) and increassis in correct choise ('F IND. 4,35¿= 8,66; p < 0,001) as function of the training. The expression of nNOS- positive cells was significantily higher in the dorsal hippocampus of EXP5 group as compared with the ventral hippocampus ('F IND. 4,22¿= 104,79; p < 0,001) and the other groups ('F IND. 4,28¿= 10,17; p < 0,001). The increases of nNOS immunoreactive neurons after learning of the food location suggest that nNOS is involved in processes of spatial learning and memory that are mediated by the dorsal hippocampus of pigeons / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Introdução: A anemia aguda tem sido associada com distúrbios neurofisiológicos e cognitivos em pacientes saudáveis. Evidências experimentais sugerem que a hemodiluição pode aumentar lesões cerebrais, limitando o suprimento de oxigênio ao tecido cerebral. No entanto, o mecanismo exato pelo qual as lesões cerebrais ocorrem em pacientes anêmicos ainda não está claramente definido. O objetivo desse estudo foi avaliar os precursores da apoptose neuronal Bax, Bcl-x no córtex frontal, atividade das caspases 3 e 9 na fração citosólica do hipocampo e na fração mitocondrial do córtex frontal, assim como a fragmentação do DNA na fração nuclear e mitocondrial do córtex frontal, após hemodiluição normovolêmica aguda. Métodos: Vinte e quatro porcos foram anestesiados e randomizados em 4 grupos de 6 animais: Controle, hemodiluição normovolêmica aguda (HNA) com hematócrito alvo de 15% (Ht 15%), HNA com hematócrito alvo de 10% (Ht 10%) e hipóxia-hipóxica (HH). A HNA foi realizada com 1ml de hidroxetil amido (130/0,4) por ml de sangue retirado, até o hematócrito alvo desejado (10 ou 15%). O HH consistiu de ventilação com baixa fração expirada de O2 (FiO2), sendo de 6% por 60 minutos, servindo como grupo controle positivo. Os animais do grupo controle não sofreram nenhuma dessas intervenções. As proteínas pró-apoptótica Bax e anti-apoptótica Bcl-x foram avaliadas por Western blotting nas frações nucleares e mitocondriais do córtex frontal. A atividade das caspases 3 e 9 foi avaliada nas frações mitocondrial e citosólica do hipocampo por espectrofluorometria. A fragmentação do DNA foi avaliada por eletroforese nas frações nuclear e mitocondrial do córtex frontal. Os dados foram comparados por análise de variância (ANOVA) seguida por teste de Tukey (p<0,05). Resultados: Não foi observada diferença significativa entre os grupos controle, Ht 15% e Ht 10% em relação à proteína pró-apoptótica Bax nas frações nuclear e mitocondrial. Entretanto, o grupo HH foi significativamente diferente dos grupos controle e Ht 15% na fração nuclear e de todos os grupos na fração mitocondrial. Não foi encontrada diferença significativa em relação à Bcl-x. A atividade das caspases 3 e 9 nas frações mitocondrial e nuclear foi diferente no grupo HH quando comparado com os demais grupos. Não foi observada diferença significativa em relação à fragmentação do DNA entre os grupos controle, Ht 15% e Ht 10%. Conclusão: A avaliação dos precursores da apoptose demonstrou que a hemodiluição normovolêmica aguda com hematócrito alvo de 15% e 10% não induziu apoptose, sugerindo que a oxigenação cerebral foi preservada / Background: Acute anemia has been associated with neurophysiologic and cognitive dysfunctions in healthy patients. Experimental evidences suggest that hemodilution may increase cerebral lesions, limiting oxygen supply to the brain tissue. Nevertheless, the exact mechanisms through which cerebral lesions occur in anemic patients havent been clearly defined. Therefore, the objective of the present study was to evaluate neuronal apoptosis precursors Bax, Bcl-x in the frontal cortex, caspase 3 and 9 activity in the mitochondrial and cytosolic fractions of the hippocampus, even as DNA fragmentation in the mitochondrial and nuclear fractions of the frontal cortex after acute normovolemic hemodilution. Methods: Twenty four pigs were anesthetized and randomized into 4 groups of 6 animals: sham, acute normovolemic hemodilution (ANH) to reach a hematocrit of 15% (Ht 15%), ANH to reach a hematocrit of 10% (Ht 10%) and hypoxic-hipoxia (HH). ANH was performed with 1ml hydroxyethyl starch 130/0.4 (HES) per ml of blood withdrawn to the desired target hematocrit (10 or 15%). HH consisted of ventilation with low fraction of inspired oxygen (FiO2) of 6% for 60 minutes, serving as a positive control group. Sham animals were not involved in any of these interventions. Pro-apoptotic Bax and anti-apoptotic Bcl-x proteins were evaluated by Western blotting in nuclear and mitochondrial fractions of the frontal cortex and activities of caspases-3 and-9 were evaluated in the mitochondrial and cytosolic fractions of the hippocampus by spectrofluorometry. DNA fragmentation was evaluated by electrophoresis in the mitochondrial and nuclear fraction. Data were compared by analysis of variance (ANOVA) followed by Tukeys test (p<0.05). Results: No statistical significance was found among sham, Ht 15% or Ht 10% groups regarding pro-apoptotic protein Bax, in nuclear or mitochondrial fractions. However, group HH presented significant difference from sham and Ht 15% groups in the nuclear fraction and from all groups in the mitochondrial fraction. No statistical significance was found with Bcl-x. The activities of caspases-3 and-9 in cytosolic and mitochondrial fractions were statisticaly different in group HH when compared with all other groups. No statistical significance was found in relation to DNA fragmentation among sham, Ht 15% or Ht 10%. Conclusion: The evaluation of apoptosis precursors demonstrated that ANH with target hematocrit 15% and 10% did not induce neuronal lesion, suggesting that cerebral oxygenation was preserved