A Ressonância Magnética e a Espectroscopia por Ressonância Magnética de Hidrogênio têm sido empregadas em estudos anatômicos e neuroquímicos do Transtorno Depressivo Maior (TDM). Dezenove crianças com TDM e 24 controles saudáveis foram avaliados em um magneto de 1,5 Tesla (Philips Intera 8.1.1.). Em comparação aos controles saudáveis, crianças com TDM apresentaram: menores volumes de hipocampo esquerdo; e no voxel único em CPFDL esquerdo: menores níveis dos compostos de colina, e maiores níveis de mio-inositol em CPFDL esquerdo. Menores níveis dos compostos de colina podem refletir uma diminuição da renovação de membranas. Maiores níveis de mio-inositol podem representar uma alteração no sistema de segundos mensageiros intracelulares / Magnetic resonance imaging and proton magnetic resonance spectroscopy have been applied to anatomical and neurochemical studies of Major Depressive Disorder (MDD). Nineteen children with MDD and 24 healthy controls were evaluated on a 1.5 Tesla (Philips Intera 8.1.1.) MRI. Compared to healthy controls, children with MDD presented: smaller left hippocampal volumes; and lower levels of choline-containing-compounds and higher myo-inositol levels in the left DLPFC. Lower levels of choline-containing-compounds in pediatric patients with MDD may reflect lower cell membrane turn-over. Higher myo-inositol levels in MDD may represent a disturbed secondary messengers system

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-12-16T12:00:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosExposicaoCronica.pdf: 1887996 bytes, checksum: 3d8f794a3c29bc1a913f1ac3abd89556 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-12-18T14:19:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosExposicaoCronica.pdf: 1887996 bytes, checksum: 3d8f794a3c29bc1a913f1ac3abd89556 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-18T14:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitosExposicaoCronica.pdf: 1887996 bytes, checksum: 3d8f794a3c29bc1a913f1ac3abd89556 (MD5) Previous issue date: 2012 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / O sistema nervoso central é vulnerável a ação de inúmeras substâncias, dentre estas se encontram as substâncias psicoativas, tal como o álcool etílico ou etanol, que é consumida pela humanidade há bastante tempo e está associado a uma gama de problemas médico sociais. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar as alterações neurocomportamentais e teciduais decorrentes da exposição ao etanol da adolescência à fase adulta sobre o hipocampo. Para isto, foram avaliadas 30 ratas Wistar, distribuídas em grupo controle e etanol, que ao completarem 35 dias de idade (adolescência) receberam, por gavagem, etanol na dose de 6,5 g/Kg/dia até completar 90 dias (fase adulta). Após esse período, os animais foram submetidos aos ensaios comportamentais do campo aberto, reconhecimento social e a esquiva inibitória e posteriormente perfundidos para avaliação tecidual através de processamento histológico por violeta de cresila. Foram coletadas e processadas secções de 50 μm, as amostras foram submetidas à coloração por violeta de cresila. Os resultados demonstraram déficit nos parâmetros analisados nos ensaios comportamentais, como comprometimento na deambulação natural do animal, no percentual no número de quadrantes centrais e tempo na área central o que sugere comportamento do tipo ansiogênico, aumento no número de levantamentos relacionado à atividade exploratória dos animais. Observou-se comprometimento no desenvolvimento de processos mnemônicos com diminuição na retenção de memória de curto e longo prazo, bem como na de reconhecimento social. Quanto ao tratamento histológico foi observado diminuição na densidade celular nas regiões CA1 e CA3 do hipocampo. Estes resultados indicam que a exposição crônica ao etanol da adolescência a fase adulta perturba aspectos comportamentais relacionados ao sistema límbico, no qual o hipocampo esta inserido. / The central nervous system is vulnerable to the action of several substances including these are psychoactive substances such as ethyl alcohol or ethanol, which is consumed by mankind for a long time and is associated with a range of medical social problems. Therefore, the objective of this study was to investigate the neurobehavioral alterations and tissue from exposure to ethanol from adolescence to adulthood on the hippocampus. For this, 30 Wistar rats were evaluated distributed into control and ethanol, which upon reaching 35 days of age (adolescence) received by gavage ethanol at a dose of 6.5 g/Kg/day for 90 days (adulthood ). After this period, the animals were subjected to behavioral tests of open field, social recognition and avoidance for evaluation and subsequently perfused tissue through histological processing by violet cresila. Were collected and processed sections of 50 μm, the samples were subjected to staining violet cresila. The results demonstrate a deficit in the parameters measured in the behavioral assays such as impairment in natural ambulation of the animal, the percentage of the number of quarters and time in the central core area which suggests anxiogenic-like behavior, increase in exploratory activity surveying related to animal. Observed impairment in the development of mnemonic processes with reduced memory retention of short and long term as well as in social recognition. Regarding the treatment histologically observed decrease in cell density in CA1 and CA3 regions of the hippocampus. These results indicate that chronic exposure to ethanol from adolescence to adulthood disrupts behavioral aspects related to the limbic system, the hippocampus where it entered.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T19:11:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoMorfologicaAstrocitos.pdf: 5530347 bytes, checksum: 493302630728f0e9e17c9018d214061c (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-07-03T18:25:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoMorfologicaAstrocitos.pdf: 5530347 bytes, checksum: 493302630728f0e9e17c9018d214061c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T18:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoMorfologicaAstrocitos.pdf: 5530347 bytes, checksum: 493302630728f0e9e17c9018d214061c (MD5) Previous issue date: 2017-04-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O maçarico semipalmado Calidris pusilla (C. pusilla) é uma ave migratória de longa distância, que deixa para trás todos os anos, o seu habitat de reprodução no extremo Norte do Canadá e Alasca, em direção à linha costeira da América do Sul, escapando do inverno. Antes de atravessar o Oceano Atlântico, eles param na Baía de Fundy, na costa atlântica da América do Norte, onde aumentam os triglicérides no tecido adiposo, para atender as vigorosas demandas energéticas do voo sem paradas, de 5,3 mil quilômetros sobre o oceano. Uma vez que a atividade bioenergética e de oxidação-redução dos astrócitos estariam sob intensa demanda para sustentar a atividade neuronal e a sobrevivência durante a migração transatlântica de longa distância, nós hipotetizamos que as alterações morfológicas dos astrócitos seriam facilmente visíveis em indivíduos capturados nos sítios de invernada. Para testar essa hipótese, os astrócitos imunomarcados para a protína ácida fibrilar glial - GFAP foram seleccionados de secções da formação hipocampal, uma área que foi proposta desempenhar um papel central na integração da informação espacial e multisensorial para a navegação. Nós quantificamos e comparamos as características morfológicas tridimensionais de astrócitos no hipocampo de aves migratórias adultas capturadas na baía de Fundy, no Canadá, com astrócitos do hipocampo de aves capturadas na região costeira de Bragança durante o período de invernada. Para selecionar os astrócitos para reconstruções microscópicas 3D, utilizamos abordagem amostral aleatória e sistemática. Usando a análise hierarquica de cluster e a análise discriminante aplicada às características morfométricas dos astrócitos reconstruidos para classifica-los morfologicamente, encontramos dois fenótipos morfológicos (designados tipos I e II), tanto em indivíduos migrantes quanto em indivíduos em invernada. Embora em proporções muito diferentes, as complexidades morfológicas de ambos os tipos de astrócitos foram reduzidas após o voo sem parada de longa distância. De fato, as aves capturadas na região costeira de Bragança, durante o período de invernada, apresentaram uma morfologia astrocítica menos complexa do que os indivíduos capturados na baía de Fundy, no Canadá, durante a migração de outono. Como a redução da complexidade foi muito mais intensa no tipo I do que nos astrócitos do tipo II, sugerimos que esses fenótipos morfológicos podem estar associados a diferentes papéis fisiológicos. De fato, em comparação ao tipo I, a maioria dos astrócitos do tipo II não alteraram significativamente a sua morfologia após o voo de longa distância, e a maioria deles, 72,5%, mostraram interações com vasos sanguíneos, enquanto somente 27,5% dos astrócitos do tipo I revelaram tal interação. / The semipalmated sandpiper Calidris pusilla (C. pusilla) is a long-distance migrant shorebird that leaves every year, its breeding habitats in the southern tundra in Canada and Alaska, escaping from winter, towards the coastal line in South America. Before they cross the Atlantic Ocean, they stopover Bay of Fundy on the Atlantic coast of North America, where they increase triglycerides in adipose tissue, to attend the vigorous energetic demands of the 5,300-kilometer non-stop flight over the ocean. Because bioenergetic and redox activity of astrocytes would be under intense demand to sustain neuronal activity and survival during long-distance transatlantic migration, we hypothesize that astrocytes morphological changes may become readily visible in the wintering birds. To test this hypothesis, GFAP immunolabeled astrocytes were selected from sections of the hippocampal formation, an area that has been proposed to play a central role in the integration of multisensory spatial information for navigation. We quantified and compared hippocampal three-dimensional morphological features of astrocytes of adult migrating, captured on the Bay of Fundy, Canada, with hippocampal astrocytes from birds captured in the coastal region of Bragança, Brazil, during the wintering period. To select astrocytes for microscopic 3D reconstructions we used a random and systematic unbiased sampling approach. Using hierarchical cluster and discriminant analysis of 3D morphometric features to classify astrocytes, we found two morphological phenotypes (designated types I and II) both in migrating and wintering individuals. Although in remarkable different extent, the morphological complexities of both types of astrocytes were reduced after long-distance non-stop flight. Indeed, birds captured in the coastal region of Bragança, Brazil, during the wintering period, showed less complex astrocytic morphology than individuals captured in the Bay of Fundy, Canada, during fall migration. Because the reduction in complexity was much more intense in type I than in type II astrocytes, we suggest that these distinct morphological phenotypes may be associated with different physiological roles during migration. Indeed, as compared to type I, most type II astrocytes did not change significantly their morphology after the long-distance flight and many of them (72.5%) revealed unequivocally connection with blood vessels, whereas type I revealed only 27.5%.

A Ressonância Magnética e a Espectroscopia por Ressonância Magnética de Hidrogênio têm sido empregadas em estudos anatômicos e neuroquímicos do Transtorno Depressivo Maior (TDM). Dezenove crianças com TDM e 24 controles saudáveis foram avaliados em um magneto de 1,5 Tesla (Philips Intera 8.1.1.). Em comparação aos controles saudáveis, crianças com TDM apresentaram: menores volumes de hipocampo esquerdo; e no voxel único em CPFDL esquerdo: menores níveis dos compostos de colina, e maiores níveis de mio-inositol em CPFDL esquerdo. Menores níveis dos compostos de colina podem refletir uma diminuição da renovação de membranas. Maiores níveis de mio-inositol podem representar uma alteração no sistema de segundos mensageiros intracelulares / Magnetic resonance imaging and proton magnetic resonance spectroscopy have been applied to anatomical and neurochemical studies of Major Depressive Disorder (MDD). Nineteen children with MDD and 24 healthy controls were evaluated on a 1.5 Tesla (Philips Intera 8.1.1.) MRI. Compared to healthy controls, children with MDD presented: smaller left hippocampal volumes; and lower levels of choline-containing-compounds and higher myo-inositol levels in the left DLPFC. Lower levels of choline-containing-compounds in pediatric patients with MDD may reflect lower cell membrane turn-over. Higher myo-inositol levels in MDD may represent a disturbed secondary messengers system

Introdução: Perda de memória é um dos sintomas mais comuns em pacientes nos estágios iniciais da doença de Alzheimer; esses déficits são um reflexo do envolvimento da formação do hipocampo. O BDNF tem sido relacionado com a plasticidade do hipocampo. Neste sentido, as combinações de biomarcadores, como, por exemplo, a volumetria do hipocampo, pode apresentar um maior valor preditivo para diferenciar doença de Alzheimer do envelhecimento normal em pacientes com comprometimento cognitivo leve. Objetivo: A presente tese de doutorado teve como objetivo avaliar os níveis séricos do BDNF e o volume do hipocampo em pacientes com demência devido à doença de Alzheimer, Comprometimento Cognitivo Leve (CCL) e idosos saudáveis. Métodos: Para realização do estudo foram selecionados 10 idosos saudáveis, 10 CCL e 13 pacientes com demência devido à doença de Alzheimer pelos critérios NIA-AA. Todos participantes foram submetidos a uma avaliação cognitiva. Para as análises do BDNF, foi utilizado método de ELISA e para as análises de volumetria do hipocampo as imagens foram obtidas por meio de equipamento de ressonância de 1.5T e os volumes obtidos por meio do programa NeuroQuant®. Resultados: Idosos saudáveis apresentaram níveis séricos mais elevados de BDNF do que os CCL e pacientes com demência. O grupo de pacientes com demência apresentou menor volume total do hipocampo do que os idosos saudáveis e os CCL. Não houve correlação significativa do BDNF sérico com volume do hipocampo. Conclusão: Considerando nossos resultados em conjunto (baixos níveis de BDNF nos grupos CCL e demência devido à DA e menor volume do hipocampo na demência devido à AD), podemos supor que a diminuição dos níveis de BDNF ocorre antes da lesão neuronal expressa pela redução do hipocampo. / Introduction: Memory impairment is the most common symptom in patients in the early stages of Alzheimer's disease; this deficit is a reflection of the involvement of the hippocampal formation. BDNF has been linked to the hippocampal plasticity. Combinations of biomarkers, such as the hippocampal volumetry may have higher predictive value for differentiating Alzheimer's disease from normal aging in patients with mild cognitive impairment. Objective: The objective of present thesis was to evaluate serum levels of BDNF and hippocampal volume in patients with Mild Cognitive Impairment (MCI) and dementia due to Alzheimer's disease, and healthy elderly participants. Method: Ten healthy elderly subjects, 10 MCI and 13 patients with dementia due to Alzheimer's Disease (NIA-AA criteria) were selected for the study. All participants were assessed cognitively. The ELISA method was used for BDNF analysis, and the analysis of hippocampal volumetric images were acquired with 1.5T magnetic resonance equipment and volumes obtained with NeuroQuant® program. Results: Healthy elderly had higher BDNF serum levels than MCI and dementia due to AD patients. The group of dementia patients had lower total hippocampal volume than MCI and healthy elderly participants. No significant correlation between serum BDNF and hippocampal volume was observed. Conclusion: Taking our results together (lower BDNF levels in MCI and dementia due to AD and smaller hippocampal volume in dementia due to AD) we can hypothesize that the decrease of BDNF may start before the establishment of neuronal injury expressed by the hippocampal reduction.

Doenças neurodegenerativas vem sendo relacionadas a alterações no metabolismo de glicose e deficiência e/ou resistência à insulina encefálica. Além desta relação, parece existir uma modulação dos hormônios tireoideanos (HT) sobre a sinalização de insulina e a função do sistema nervoso central (SNC). O objetivo desse trabalho foi analisar a relação entre o hipertireoidismo e o SNC, associados a DM. Para isso, ratos Wistar adultos foram injetados com monoidratado de aloxana ou veículo e tratados com T3 durante 30 dias, sendo avaliados em testes comportamentais e posteriormente analises proteicas de regiões do córtex e hipocampo. O tratamento crônico com T3 produziu um efeito ansiolítico e um atraso na aquisição de informações aprendidas, apesar da consolidação não ser modificada. Por outro lado, o T3 promoveu a melhora do processo neurodegenerativo e na via da sinalização da insulina no hipocampo de animais diabéticos. Esses dados sugerem, de modo geral, um efeito benéfico do HT sobre o a função encefálica de animais diabéticos. / Neurodegenerative diseases has been related to changes in glucose metabolism and deficiency and /or resistance to brain insulin. In this respect, there appears to be a modulation of thyroid hormones (TH) on insulin signaling and function of the central nervous system (CNS). The objective of this study was to analyze the relationship between hyperthyroidism and the CNS associated with DM. For this, Wistar adult rats were injected with alloxan monohydrate or treated with vehicle and T3 for 30 days and evaluated in behavioral tests and subsequent analyzes of protein in the cortex and hippocampus regions. Chronic treatment with T3 produced an anxiolytic effect and a delay in the acquisition of information, although consolidation not be modified. Furthermore, T3 allowed improvement of the neurodegenerative process and pathway of insulin signaling in the hippocampus of diabetic rats. These data suggest, in general, a beneficial effect of TH on the brain function of the diabetic animals.

Com o aumento da expectativa de vida, estima-se um aumento na incidência de doenças neurodegenerativas, como a Doença de Alzheimer (DA). Vários processos fisiopatológicos interligados estão envolvidos tanto no processo do envelhecimento, quanto na etiologia das desordens neurodegenerativas, como por exemplo, o estresse oxidativo e a neuroinflamação. Têm sido descrito que mecanismos epigenéticos podem estar relacionados com o processo de envelhecimento, ocasionando modificações na expressão gênica em diferentes regiões do cérebro, como por exemplo, a acetilação de histonas que é responsável em parte, pela transcrição gênica, sendo esse processo controlado por duas enzimas, a histona acetiltransferase (HAT) e a histona desacetilase (HDAC). A HAT é responsável por ocasionar um relaxamento da cromatina e com isso uma maior acessibilidade para o processo de transcrição gênica enquanto que a HDAC causa uma maior compactação da cromatina, resultando uma supressão na transcrição gênica. Considerando o papel da acetilação de histonas no processo de envelhecimento, em especial em doenças neurodegenerativas, tem sido sugerido o uso de estratégias que aumentem a acetilação com finalidade neuroprotetora como, por exemplo, o uso de inibidores de HDAC. Diversos estudos demonstram que os inibidores da HDAC são capazes de melhorar as funções cognitivas e a formação de memória. Nesse contexto, a curcumina, um composto polifenólico encontrado no açafrão (Curcuma longa) tem demonstrado ser capaz de atuar sobre os mecanismos epigenéticos, sendo sugerido como um potente inibidor da HDAC. Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar o tratamento agudo com extrato etanólico de Curcuma longa sobre a atividade da enzima histona desacetilase em estruturas cerebrais, hipocampo e córtex frontal, de ratos Wistar. Ratos Wistar machos adultos (3 e 20 meses de idade) foram aleatoriamente distribuídos nos seguintes grupos: salina, veículo (DMSO), extrato etanólico de Curcuma longa 10mg/Kg e 50mg/Kg. A atividade da histona desacetilase (HDAC) foi mensurada após 2 e 18 horas da administração, utilizando kit de ELISA específico. A ANOVA de três vias indicou um efeito do tempo (F(1,71)=4.238,p=0.044) após a administração do extrato etanólico de Curcuma longa e um efeito da idade em hipocampos (F(1,71) =10.430, p=0.002), ou seja, animais com 20 meses apresentaram atividade maior da HDAC quando comparados com os animais de 3 meses de idade. Em córtex frontal, a ANOVA de três vias indicou um efeito da idade (F(1,75)=4.438,p=0.039) e uma interação entre idade e tempo (F(1,75)=1.765,p=0.001). Em ambas as estruturas analisadas, não houve efeito da administração com extrato de Curcuma longa. Nossos resultados demonstram que a atividade da histona desacetilase foi aumentada em ambas as estruturas testadas de ratos com 20 meses de idade, sugerindo que no processo de envelhecimento cerebral ocorra uma redução na acetilação de histonas, o que pode reduzir a transcrição gênica. Além disso, a atividade da HDAC parece ser influenciada pelo ritmo circadiano, uma vez que houve um efeito do tempo nos níveis da atividade da HDAC em ambas as estruturas analisadas. A atividade da HDAC foi maior no tempo de 18 horas (correspondendo ao período da manhã) quando comparado ao tempo de 2 horas, que corresponde ao turno da tarde, este dado pode estar relacionado à cronobiologia, onde a organização circadiana permite que o organismo mantenha a homeostase em resposta a variações diárias decorrentes do ambiente externo e do próprio organismo. Cabe descrever que os ratos Wistar são notívagos, onde o período da manhã é o início do período de sono; assim poderíamos sugerir uma redução da acetilação e consequentemente uma redução na expressão gênica nesse período. / With the increase of life expectancy, an increase in the incidence of neurodegenerative diseases, for example, the Alzheimer‟s disease (AD),is estimated. Several interconnected pathophysiological processes are involved both in the aging process and neurodegenerative diseases, oxidative stress and neuroinflammation. It has been described that epigenetic alterations may be related to the aging process, causing changes in gene expression in different regions of the brain, such as, histone acetylation (HAT), and histones deacetylases (HDAT). The HAT is responsible for causing a relaxation of chromatin and, thus, a better accessibility to the process of gene transcription, while HDAC causes further compactation of chromatin, resulting in gene transcription suppression. Considering the role of histone acetylation in the aging process, especially in neurodegenerative diseases, it has been suggested the use of strategies to increase the acetylation with neuroprotective purposes, such as, for example, the use of HDAC inhibitors. Several studies have shown that HDAC inhibitors are capable of improving the cognitive functions and memory formation. In this context, curcumin, a polyphenolic compound found in turmeric (Curcuma longa) has been shown to be capable of acting on epigenetic mechanisms, being suggested as potent inhibitor of HDAC. The aim of this work was to investigate the effect of acute treatment with ethanol extract of Curcuma longa on the activity of histone deacetylases enzymes in brain structures, hippocampus and frontal cortex of Wistar rats. Male Wistar rats (3 and 20 months old) were randomly distributed into four groups: saline, vehicle (DMSO), Curcuma longa ethanol extract (10mg/kg and 50mg/Kg.) The histone deacetylase (HDAC) activity was measured 2 and 18 hours after administration, using specific ELISA kit. The three-way ANOVA showed a time effect (F(1,71)=4.238,p=0.044) after the administration of Curcuma longa ethanol extract and an age effect in hippocampus (F(1,71)=10.430,p=0.002), that is, 20-months Wistar rats presented a higher HDAC activity when compared to 3-months Wistar rats. In frontal cortex, the three-way ANOVA showed an age effect (F(1,75)=4.438,p=0.039) and an interaction between age and time (F(1,75)=1.765,p=0.001). In both structures, there was no effect of Curcuma longa extract administration. Our results show that the activity of histone deacetylase was increased in both structures of 20-months Wistar rats, suggesting that in the brain aging process it occurs a reduction in histone acetylation, which can reduce gene transcription. Furthermore, as there was a time effect on the levels of HDAC activity in both analyzed structures, the HDAC activity may be influenced by the circadian rhythm. The HDAC activity was higher in 18 – hour period (corresponding to the morning period) as compared to 2 - hour period (corresponding to the afternoon period). This finding may be related to chronobiology, in which the circadian organization allows the body to maintain homeostasis in response to daily changes arising from the external environment and the body itself. It is important to highlight that Wistar rats are nocturnal creatures, having the morning as the beginning of the sleep period. So, they can present a reduction in acetylation and a consequent reduction in gene expression during this period.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) / Fédération pour la Recherche sur le Cerveau (FRC) / Ligue Française Contre l'Épilepsie (LFCE) / Foi mostrado anteriormente que os transportadores de glutamato controlam eficientemente atividade de rede no cérebro imaturo de roedores prevenindo a geração de crises. Em particular, inibição de transportadores de glutamato pelo DL-TBOA produz um padrão patológico no eletroencefalograma de ratos recém nascidos registrados em livre movimento. Esse padrão é composto de crises parciais e de breves surtos paroxísticos recorrentes alternados com períodos silenciosos caracterizados como atividade de “surto-atenuação”. A associação de surto-atenuação e crises parciais é observada em recém nascidos cometidos de encefalopatias epilépticas precoces, levantando a possibilidade que transportadores de glutamato podem estar implicados nesta síndrome epiléptica. Curiosamente, TBOA produz despolarizações recorrentes de longa duração e surtos de potencial de ação em interneurônios e células piramidais em fatias corticais. Esse padrão referido como “Slow Network Oscillations” (SNOs) e as crises observadas em vivo, são bloqueadas por antagonistas de receptores NMDA (APV), sugerindo que ambos compartilham mecanismos similares. Assim SNOs providenciam um modelo in vitro para investigação dos mecanismos envolvidos na gênese de atividades paroxísticas. Utilizando registros eletrofisiológicos, nós mostramos que SNOs refletem dois processos que ocorrem durante a inibição de transportadores de glutamato: (1) Um aumento local da concentração de glutamato que ativa ambos receptores NMDA e metabotrópicos (mGluRs) de glutamato de maneira tônica. A ativação de mGluRs reduz a corrente de potássio (IM) aumentando a excitabilidade neuronal. (2) Uma liberação fásica de glutamato que escapa da fenda sináptica (“spillover”) e ativa receptores NMDA extra-sinápticos localizados em ambos interneurônios e células piramidais. Utilizando microscópio de dois fótons multi-feixe, nós analisamos a dinâmica de cálcio das SNOs e mostramos que elas são associadas com ondas recorrentes de cálcio. As ondas de cálcio SNOs não se originam em locais específicos e se propagam lentamente de maneira unidirecional ativando toda a rede neuronal. Assim, propomos que a redução tônica de IM torna a rede neuronal propensa à geração de crises. As atividades paroxísticas são geradas uma vez que os neurônios são suficientemente despolarizados atingindo um potencial de membrana onde IM é normalmente ativada. Nossos resultados indicam que essa despolarização ocorre devido à ativação de receptores extra-sinápticos NMDA. De maneira geral, nossos experimentos revelam que receptores mGluRs e NMDA trabalham em sinergia desempenhando um papel importante na geração de crises. Nós especulamos que esta sinergia acontece em patologias neuronais associadas com a perda de homeostase de glutamato como, por exemplo, em insultos anóxo-isquêmicos / It has been previously shown that cell-surface glutamate transporters efficiently control network activity in the maturing rodent brain, preventing the generation of seizures. In particular, inhibition of glutamate transporters by DL-TBOA leads to a pathological EEG pattern in freely moving rat pups. This is composed of partial seizures and recurrent short paroxysmal bursts, alternating with silent periods, and is characteristic of “suppression burst” activity (SB). The association of SB and partial seizures is observed in neonates suffering from early epileptic encephalopathy, raising the possibility that glutamate transporters could be implicated in this syndrome. Interestingly, TBOA produces recurrent long lasting depolarizations and bursts of action potentials in interneurons and pyramidal cells in cortical slices. This pattern referred to as slow network oscillations (SNOs) and the seizures observed in vivo, were blocked by the NMDA receptor antagonist (APV), suggesting that they share similar mechanisms. Therefore, SNOs provide a suitable in vitro model for investigating the mechanisms involved in the genesis of paroxysmal activity. Using electrophysiological recordings we show that SNOs reflect two processes that occur during inhibition of glutamate transporters: (1) An ambient increase in glutamate concentrations, that tonically activates both NMDA receptors and glutamate metabotropic receptors (mGluRs). The activation of mGluRs reduces the potassium current (IM), increasing neuronal excitability. (2) A phasic release of glutamate that spills out of synapses and activates extrasynaptic NMDA receptors located in both interneurons and pyramidal cells. Using multibeam two-photon microscopy, we analyzed SNOs calcium dynamics and show that they are associated with recurrent calcium waves. The SNOs calcium waves do not have specific sites of origin however they slowly propagate in a unidirectional manner, activating the entire network. Together, we propose that the tonic reduction of IM makes the neuronal network prone to the generation of seizures and the paroxysmal activity is generated when neurons are sufficiently depolarized, and reach the membrane potential where IM is normally activated. Our data indicate that this depolarization occurs due to activation of extrasynaptic NMDA receptors. In total our experiments reveal that mGluRs and NMDA receptors work in synergy playing an important role in the generation of seizures. We speculate that this synergy happens in neuronal pathologies associated with an imbalance in glutamate homeostasis such as anoxo-ischemic insults. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-24 / O envelhecimento é acompanhado de uma diminuição progressiva na capacidade fisiológica, o que torna o organismo mais sensível a eventos estressores. Alterações orgânicas e funcionais são observadas com o avanço da idade. O prejuízo da memória observado nessa fase da vida é agravado pelas doenças neurodegenerativas associadas ao envelhecimento. Distúrbios de sono também são freqüentes em idosos, que têm um sono mais fragmentado e menos reparador. A associação entre a perda de sono e prejuízos cognitivos tem sido observada em estudos com humanos e em modelos animais. Mecanismos intracelulares têm sido investigados buscando uma compreensão exata das causas das alterações observadas com o envelhecimento e de sua maior susceptibilidade a eventos estressores. O objetivo principal deste estudo foi avaliar os efeitos do avanço da idade e da restrição crônica de sono em parâmetros de sono e de sinalização celular e foi composto de duas partes: Parte I - Avaliar as alterações no padrão de sono de animais senescentes durante uma condição crônica de restrição de sono. Parte II – Avaliar os efeitos da restrição crônica de sono na sinalização de cálcio e morte celular na formação hipocampal de animais jovens e senescentes. A análise do registro eletrocorticográfico mostrou que animais senescentes têm uma capacidade reduzida na recuperação do sono durante um protocolo estendido de restrição de sono. O envelhecimento também promoveu alterações na sinalização celular na formação hipocampal, pois animais senescentes apresentaram uma resposta diminuída à estimulação glutamatérgica e ao protonóforo, FCCP, que libera cálcio mitocondrial. O aumento de Ca2+ citosólico foi menor nesses animais quando comparados aos animais jovens. Por outro lado, a medida indireta do Ca2+ de estoques sensíveis à tapsigargina (tal como o retículo endoplasmático), não sofreu variação em nenhum dos grupos pesquisados. A restrição crônica de sono promoveu aumento tanto no conteúdo de Ca2+ citosólico quanto no conteúdo de Ca2+ mitocondrial de animais senescentes, sem alteração na medida indireta de Ca2+ reticular. Houve um aumento de núcleos apoptóticos somente em animais senescentes, de ambos os grupos (restritos ou não de sono). No entanto a restrição de sono promoveu um aumento na variabilidade, com alguns animais apresentando mais núcleos apoptóticos do que os que não foram restritos de sono. Não foram observadas alterações na expressão da proteína Bcl-2 no hipocampo de nenhum dos grupos pesquisados. No entanto, houve uma diminuição na expressão da proteína no hipotálamo de animais senescentes. Nossos resultados indicam que o envelhecimento além de promover alterações na homeostase do cálcio torna o organismo mais susceptível a condições adversas (restrição de sono). As alterações observadas na sinalização de cálcio com o envelhecimento, especialmente durante a estimulação glutamatérgica e com o FCCP, foram modificadas pela restrição crônica de sono. Essas alterações na homeostase de cálcio observadas com o envelhecimento podem levar a um aumento da vulnerabilidade celular que por sua vez contribui para um maior estresse e morte celular. Em conjunto os resultados indicam que o envelhecimento e a restrição de sono podem ocasionar desequilíbrios na homeostase do cálcio intracelular contribuindo para alterações em sua sinalização e/ou na indução de morte celular. / Aging leads to a progressive decrease in physiological capacity and increased vulnerability to respond to environmental stresses. Organic and functional alterations are frequently observed in advanced age. Memory impairment observed in this period is increased due to age-associated neurodegenerative diseases. Sleep disorders are also frequently observed in the elderly that have fragmented and less restorative sleep. The association of sleep loss and cognition impairment has been observed in human and animal model studies. Intracellular mechanisms have been studied to help elucidate age-associated alterations and the reason for high vulnerability related to stress conditions. The aim of this study was to evaluate the effect of age and chronic sleep restriction in the sleep parameters and cellular signaling, being composed by two parts: Part I - To evaluate the sleep pattern alterations in aged animals during a chronic sleep restriction protocol. Part II - To evaluate the effect of chronic sleep restriction in calcium signaling and cell death in the hippocampal formation of young and aged animals. The electrocortigram analysis showed that the aged animals had impairment in sleep recovery during the extended sleep restriction protocol. Aging also induced calcium signaling alterations in the hippocampal formation, since the aged animals had decreased response after glutamate stimulation and protonophore FCCP addition, that to release Ca2+ from mitochondria. The citosolic calcium increase was smaller than young animals. In the other side, the calcium release from thapsigargin-sensitive stores (as endoplasmic reticulum) did not suffer alteration in any of the groups. Chronic sleep restriction induced increase in the citosolic and mitochondrial calcium in the aged animals, without alterations in the endoplasmic reticular calcium. The increase in apoptotic nuclei was observed only in aged rats of both groups. However, there was more variability in the quantity of apoptotic nuclei in the sleep restricted group. Expression of Bcl-2 protein did not suffer alteration with aging in any of the groups. However, the expression in this protein was reduced in hypothalamus of aged rats. Our study indicated that aging promotes alterations in calcium homeostasis. Besides that, the aged-impairment observed in calcium signaling may be changed by chronic sleep restriction. These aged-alterations in calcium homeostasis may increase the cellular vulnerability and contribute to more stress and cell death. Our data indicate that calcium homeostasis imbalance induced by aging and sleep restriction may contribute to calcium signaling dysfunctions and/or cell death induction. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Introdução: Perda de memória é um dos sintomas mais comuns em pacientes nos estágios iniciais da doença de Alzheimer; esses déficits são um reflexo do envolvimento da formação do hipocampo. O BDNF tem sido relacionado com a plasticidade do hipocampo. Neste sentido, as combinações de biomarcadores, como, por exemplo, a volumetria do hipocampo, pode apresentar um maior valor preditivo para diferenciar doença de Alzheimer do envelhecimento normal em pacientes com comprometimento cognitivo leve. Objetivo: A presente tese de doutorado teve como objetivo avaliar os níveis séricos do BDNF e o volume do hipocampo em pacientes com demência devido à doença de Alzheimer, Comprometimento Cognitivo Leve (CCL) e idosos saudáveis. Métodos: Para realização do estudo foram selecionados 10 idosos saudáveis, 10 CCL e 13 pacientes com demência devido à doença de Alzheimer pelos critérios NIA-AA. Todos participantes foram submetidos a uma avaliação cognitiva. Para as análises do BDNF, foi utilizado método de ELISA e para as análises de volumetria do hipocampo as imagens foram obtidas por meio de equipamento de ressonância de 1.5T e os volumes obtidos por meio do programa NeuroQuant®. Resultados: Idosos saudáveis apresentaram níveis séricos mais elevados de BDNF do que os CCL e pacientes com demência. O grupo de pacientes com demência apresentou menor volume total do hipocampo do que os idosos saudáveis e os CCL. Não houve correlação significativa do BDNF sérico com volume do hipocampo. Conclusão: Considerando nossos resultados em conjunto (baixos níveis de BDNF nos grupos CCL e demência devido à DA e menor volume do hipocampo na demência devido à AD), podemos supor que a diminuição dos níveis de BDNF ocorre antes da lesão neuronal expressa pela redução do hipocampo. / Introduction: Memory impairment is the most common symptom in patients in the early stages of Alzheimer's disease; this deficit is a reflection of the involvement of the hippocampal formation. BDNF has been linked to the hippocampal plasticity. Combinations of biomarkers, such as the hippocampal volumetry may have higher predictive value for differentiating Alzheimer's disease from normal aging in patients with mild cognitive impairment. Objective: The objective of present thesis was to evaluate serum levels of BDNF and hippocampal volume in patients with Mild Cognitive Impairment (MCI) and dementia due to Alzheimer's disease, and healthy elderly participants. Method: Ten healthy elderly subjects, 10 MCI and 13 patients with dementia due to Alzheimer's Disease (NIA-AA criteria) were selected for the study. All participants were assessed cognitively. The ELISA method was used for BDNF analysis, and the analysis of hippocampal volumetric images were acquired with 1.5T magnetic resonance equipment and volumes obtained with NeuroQuant® program. Results: Healthy elderly had higher BDNF serum levels than MCI and dementia due to AD patients. The group of dementia patients had lower total hippocampal volume than MCI and healthy elderly participants. No significant correlation between serum BDNF and hippocampal volume was observed. Conclusion: Taking our results together (lower BDNF levels in MCI and dementia due to AD and smaller hippocampal volume in dementia due to AD) we can hypothesize that the decrease of BDNF may start before the establishment of neuronal injury expressed by the hippocampal reduction.