A homocistinúria (HHCY) é uma desordem metabólica causada algum tipo de deficiência no metabolismo da metionina, folato ou vitamina B12, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína (Hcy) e de metionina. Os pacientes afetados por essa doença apresentam principalmente retardo mental, isquemia cerebral, convulsões e aterosclerose. Vários mecanismos têm sido propostos para explicar a relação entre HHCY e desordens no sistema nervoso, entre eles podemos destacar mecanismos glutamatérgicos, mobilização de Ca+2 e envolvimento de espécies reativas de oxigênio (ROS). Considerando que o citoesqueleto é um importante alvo para a sinalização celular em inúmeras doenças neurodegenerativas, nosso estudo investigou os possíveis efeitos tóxicos da Hcy sobre alguns parâmetros bioquímicos do citoesqueleto neural. Ratos submetidos a um tratamento crônico com Hcy apresentam uma marcada seletividade na alteração da expressão gênica das subunidades dos filamentos intermediários (FIs) estudados, tanto no extrato tecidual total como na fração citoesquelética de hipocampo e córtex cerebral, refletindo uma maior susceptibilidade do hipocampo nessas alterações. Estudos in vitro mostraram que a Hcy 100 e 500 μM, relacionadas a homocistinuria (HHCY) moderada e grave respectivamente, são capazes de causar hiper (Hcy 100 μM) ou hipofosforilação (Hcy 500 μM) das subunidades dos neurofilamentos e da proteina glial fibrilar ácida, FIs do citoesqueleto de neurônios e astrócitos respectivamente. Estes efeitos são dependentes da idade dos ratos e da estrutura cerebral, manifestando-se em hipocampo de ratos de 17 dias de idade. Resultados em fatias de hipocampo mostraram que a ação das duas concentrações de Hcy é mediada por mecanismos dependentes do influxo de Ca2+ por receptores NMDA e por canais de Ca2+ dependentes de voltagem, assim como da liberação de Ca2+ dos estoques intracelulares, enfatizando a alta suscetibilidade e complexidade das vias de sinalização ativadas por Ca2+ no hipocampo. Além disso, estudos morfológicos em astrócitos e células de glioma C6 mostraram que células glias em cultura também são alvo para as ações da Hcy, reorganizando seu citoesqueleto e alterando o sistema fosforilante associado ao mesmo através de mecanismos envolvendo excitotoxicidade, estresse oxidativo e mecanismos glutamatérgicos. Estes estudos mostram que a integridade estrutural do citoesqueleto é da maior importância para o funcionamento neuronal e qualquer distúrbio na dinâmica desta estrutura poderia ativar processos de reparação plástica manifestados como alterações na expressão, localização e metabolismo das proteínas do citoesqueleto. No entanto, os mecanismos através dos quais o desequilíbrio do citoesqueleto é capaz de induzir a disfunção neural ainda não foram esclarecidos e a exata dimensão destas alterações precisa ser determinada. / The homocystinuria (HHCY) is a metabolic disorder caused by deficiency in the metabolism of methionine, vitamin B12 or folate, which leads to tissue accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine. Homocystinuric patients usually present mental retardation, cerebral ischemia, seizures, and atherosclerosis. Several mechanisms have been proposed to explain the relationship between HHCY and nervous system disorders, among them we can highlight glutamatergic mechanisms, mobilization of Ca+2 and involvement of reactive oxygen species (ROS). Considering that the cytoskeleton is an important target for cellular signaling in many neurodegenerative diseases, our study investigated the possible toxic effects of Hcy on some biochemical parameters of the neural cytoskeleton. Initially, we demonstrated that rats subjected to chronic model of Hcy showed a marked selectivity in alterations of gene expression, total immunocontent and cytoskeletal fraction of subunits of intermediate filaments (IFs) studied, reflecting a greater susceptibility of the hippocampus in these changes. In vitro studies showed that 100 and 500 μM Hcy associated with moderate and severe HHCY respectively, was able to induced hyperphosphorylation (Hcy 100 μM) and hypophosphorylation (Hcy 500 μM) of neurofilaments subunits and glial fibrillary acidic protein, IFs of neuronal and astrocytic cytoskeleton. These effects are dependentents of age and cerebral structure of rats: hippocampus of 17 day old rats are sensible. Results in slices of hippocampus showed that the action of Hcy is mediated by mechanisms dependent of influx of Ca2+ by NMDA receptors and Ca2+ channels voltage-dependent and release of Ca2+ from intracellular stores, emphasizing the high susceptibility and complexity of signaling pathways activated by Ca2+ in the hippocampus. In addition, glial cells were also target for the actions of Hcy, reorganizing their cytoskeleton and changing the phosphorylation system associated to cytoskeleton through mechanisms involving excitotoxicity, oxidative stress and glutamatergic mechanisms. The cytoskeleton may represent a target to HHCY and your dysfunction can have an important role in neurodegeneration characteristic of the disease. However, the mechanisms by which disruption of the cytoskeleton proteins is able to induce neural dysfunction have not yet been clarified and the exact extent of these changes need to be determined.

Os receptores vanilóides VR1 estão presentes em grandes quantidades no sistema nervoso periférico (SNP) e têm sido amplamente estudados como integradores de estímulos nocivos. A detecção desse sistema vanilóide também no sistema nervoso central (SNC), leva ao questionamento de qual seria o papel fisiológico dos receptores VR1 localizados no encéfalo. No presente estudo, abordamos a função desses receptores no hipocampo, estrutura essencial para a formação de memórias aversivas. Foram estudados os efeitos da administração bilateral intrahipocampal de capsaicina, um agonista vanilóide endógeno e de capsazepina, um antagonista dos receptores vanilóides VR1 sobre a etapa de consolidação da memória avaliando 3 parâmetros comportamentais (a) a tarefa de Esquiva Inibitória (b) a tarefa de Condicionamento Aversivo ao Contexto, e (c) o Labirinto em Cruz Elevado. Nossos resultados mostram que o antagonista VR1, a capsazepina, na concentração de 10µM prejudicou a consolidação da memória somente na tarefa de Condicionamento Aversivo ao Contexto. Não foram observados efeitos na tarefa da Esquiva Inibitória e tampouco no Labirinto em Cruz Elevado, sugerindo que o sistema vanilóide participa nos processos de memória envolvendo componentes mais aversivos e que os fármacos utilizados não produziram efeito sobre a ansiedade ou atividade locomotora dos animais. As evidências sugerem um envolvimento do sistema vanilóide endógeno na modulação da consolidação de memórias com um maior grau de aversividade.

O peptídeo liberador da gastrina (gastrin-releasing peptide, GRP), pertencente à família dos peptídeos semelhantes à bombesina, e seus receptores estão presentes em todo o sistema nervoso central, em particular em áreas límbicas cerebrais como o hipocampo e a amídala, as quais estão envolvidas de forma importante na regulação emocional, na função cognitiva e em transtornos neuropsiquiátricos e neurodegenerativos. Há estudos sugerindo que receptores GRP podem ter um papel na regulação da plasticidade sináptica, de respostas emocionais e da formação da memória. Apesar disso, esse sistema tem sido relativamente pouco estudado quanto a seu papel na função cerebral e não são conhecidos os mecanismos celulares envolvidos na transdução de sinal ativada por receptores GRP no sistema nervoso. Estudos em outros tipos de células sugerem que a ativação de receptores GRP pode levar a uma ativação das vias de transdução de sinal mediadas por proteína cinase C (protein kinase C, PKC) e pela proteína cinase ativada por mitógeno (mitogen-activated protein kinase, MAPK). O envolvimento da via da adenilato ciclase/AMPc/proteína cinase A (protein kinase A, PKA) é controverso. Por outro lado, já está estabelecido que as vias de sinalização da PKC, MAPK e PKA estão envolvidas de forma crucial na formação da memória emocional na área CA1 do hipocampo dorsal. Assim, é possível que a ativação de receptores GRP module a memória através da ativação de uma ou mais dessas vias. No presente trabalho, propomos uma abordagem farmacológica de investigação, utilizamos para isso, um modelo bem estabelecido de memória emocional em roedores, para analisar as interações entre receptores GRP e os eventos biológicos que se seguem à ativação do receptor, ou seja, a ativação de cascatas de sinalização neuronal mediadas por proteínas cinases, na região CA1 do hipocampo dorsal. Ratos Wistar machos foram tratados com uma infusão bilateral de agonista do GRPR, bombesina, no hipocampo dorsal imediatamente após o treino em esquiva inibitória. Doses intermediárias de bombesina induziram uma facilitação, enquanto doses mais altas prejudicaram a retenção da memória medida 24 horas após o treino. A facilitação da memória induzida pela bombesina foi prevenida por infusões pré-treino de um antagonista GRP ou de inibidores de PKC, MAPK ou PKA, mas não por um antagonista do receptor de neuromedina B (NMB). Os resultados indicam que a modulação da consolidação da memória por GRPRs hipocampais depende das vias da PKC, MAPK e PKA. / Gastrin-releasing peptide (GRP), a bombesin-like peptide, and their receptors are gifts in all the central nervous system, particular in cerebral limbic areas as hippocampus and amigdala, which are involved in an important way in the emotional regulation, cognitive function and neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Studies suggest that GRPR can act in synaptic plasticity regulation, emotional answers and memory formation. Although this, this system has been relatively little studied how much its paper in the cerebral function and the involved cellular mechanisms in the transdução of signal are not known activated for receivers GRP in the nervous system. Studies in other cell types suggest that activation of GRPR can active signal transduction pathways mediated by protein cinase C (protein kinase C, PKC) and mitogen-activated protein kinase (MAPK). The envolvement of protein kinase A (PKA) pathways are controversial. Already it is established that PKC, MAPK and PKA signal pathways are involved of crucial form in emotional memory formation in CA1 area of dorsal hippocampus. Thus, it is possible that the activation of GRPR modulates the memory through the activation of one or more than these ways. In present study, we propose an pharmacological investigation, using an established emotional memory model in rodents, to analyze the interactions between GRPRs and the biological events following to the receptores activation in other words, the neuronal sign cascades activation mediated by proteins kinases, in CA1 hippocampus area. Male Wistar rats received bilateral infusions of the GRPR agonist bombesin into the dorsal hippocampus immediately after inhibitory avoidance training. Intermediate doses of bombesin enhanced, whereas a higher doses impaired 24-h memory retention. The bombesin-induced memory enhancement was prefented by pretraining infusions of a GRPR antagonist or inhibitors of PKC, MAPK and PKA, but not a neuromedin B (NMB) antagonist. We conclude that memory modulation by hippocampal GRPRs is mediated by the PKC, MAPK and PKA pathways.

As memórias não são armazenadas em sua forma definitiva logo após sua aquisição. Para que isso ocorra, há a necessidade de um longo processo de estabilização conhecido como consolidação, que requer a indução de expressão gênica e de síntese proteica em várias regiões do cérebro, dentre elas o hipocampo, estrutura de importância capital para a formação de memórias declarativas. Após a consolidação, as memórias tornam-se novamente instáveis logo após a evocação, e para persistirem necessitam ser reestabilizadas através de um processo denominado reconsolidação, que também envolve a ativação de síntese proteica no hipocampo. Dentro deste cenário, até o momento da realização deste trabalho, não havia nenhum estudo disponível sobre o efeito da inibição da transcrição gênica sobre a consolidação e reconsolidação de memórias espacias, um tipo de memória declarativa dependente do hipocampo para ser formada e armazenada. Portanto, visando contribuir para o esclarecimento desta questão, no presente trabalho foi investigado o efeito da inibição pós-treino e pós-evocação da síntese de mRNA hipocampal sobre a retenção de uma memória espacial, utilizando dois distintos inibidores da síntese de mRNA. Nós mostramos que a inibição da expressão gênica no hipocampo dorsal de ratos, durante uma restrita janela temporal pós-treino ou pós-teste, prejudica a retenção da memória espacial de longa duração para a tarefa do labirinto aquático de Morris, sem afetar a memória de curto prazo, o aprendizado não-espacial, ou a funcionalidade do hipocampo. Nossos resultados indicam que a consolidação de uma memória espacial induz a ativação da maquinaria transcricional hipocampal, e sugere a existência de um processo de reconsolidação dependente de expressão gênica que funciona no hipocampo dorsal no momento da evocação para estabilizar o traço mnemônico reativado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290493.pdf: 1377229 bytes, checksum: f31b828d766c78322c4be4d70267bb08 (MD5) / A contaminação ambiental por metais é um fator de risco para a saúde pública, sendo o sistema nervoso central (SNC) um importante alvo desses compostos. Exposição excessiva ao manganês (Mn2+) pode causar uma síndrome semelhante ao Parkinson, com perda de neurônios dopaminérgicos, chamada manganismo. Estresse oxidativo e alteração de vias de sinalização intracelular em resposta ao Mn2+ têm sido demonstrados em vários modelos de culturas celulares. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade do Mn2+ (1-1000 µM) de gerar morte celular e alterar a atividade de proteínas cinases ativadas por mitógenos (MAPKs) após incubações in vitro de fatias hipocampais e estriatais obtidas de ratos imaturos e ratos adultos. Avaliamos também a viabilidade celular pelo teste do MTT em células de neuroblastoma humano SH-SY5Y indiferenciadas expostas ao metal. Os resultados mostraram que o Mn2+ (1-1000 µM) não causou alteração na viabilidade das células SH-SY5Y avaliada em 12 e 24h. Os testes de liberação da lactato desidrogenase (LDH) e endocitose do corante vermelho neutro realizados após 3 horas de incubação com Mn2+ não demonstraram alteração da viabilidade celular das fatias estriatais de ratos imaturos. Os resultados do teste do MTT demonstraram uma queda de 19% da viabilidade em fatias estriatais obtidas de ratos adultos e após 6 horas de exposição ao metal. Esse efeito foi acompanhado por um aumento na fosforilação de p38MAPK, avaliada por western blotting. Nas fatias estriatais obtidas de ratos imaturos não houve alteração da viabilidade, entretanto, ocorreu aumento na fosforilação de ERK2 e JNK1/2 após 6 horas de incubação com o Mn2+. Estes dados reforçam a idéia do estriado como região vulnerável à neurotoxicidade do Mn2+. Além disso, mostram que o Mn2+ pode alterar a atividade de vias de sinalização intracelular dependentes de MAPKs em fase crítica do desenvolvimento neural. Os resultados obtidos com o modelo de cultura celular não estão de acordo com a literatura, porém é preciso confirmar se as células SH-SY5Y indiferenciadas são ideais como modelo de neurônios dopaminérgicos. / Environmental contamination by metals is a risk factor for public health, and the central nervous system (CNS) is an important target. Excessive exposure to manganese (Mn2+) can cause a syndrome similar to Parkinson's disease, with loss of dopaminergic neurons, called manganism. Oxidative stress and alteration of intracellular signaling pathways in response to Mn2+ have been demonstrated in various models of cell cultures. The aim of this study was to evaluate the ability of Mn2+ (1-1000 µM) to generate cell death and alter the activity of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) after in vitro incubations of hippocampal and striatal slices obtained from immature rats and adult rats. We also evaluated cell viability by the MTT assay in undifferentiated human neuroblastoma cells SH-SY5Y exposed to the metal. The results showed that Mn2+ (1-1000 µM) did not change the SH-SY5Y cells viability after 12 and 24 hours. Tests for release of lactate dehydrogenase (LDH) and endocytosis of neutral red dye showed no changes in cell viability of the striatal slices from immature rats after 3h exposure to Mn2+. The results of the MTT assay showed a 19% decrease in the cell viability of striatal slices obtained from adult rats after 6 hours of exposure to the metal. This effect was accompanied by an increase in phosphorylation of p38MAPK, assessed by western blotting. In striatal slices obtained from immature rats Mn2+ did not alter the cell viability, however, it induced an increase in ERK2 and JNK1/2 phosphorylation after 6 hours of incubation. These data reinforce the striatum as a vulnerable region to Mn2+ neurotoxicity. Moreover, it suggests that Mn2+ can alter the activity of cell signaling pathways dependent on MAPKs in a critic neurodevelopmental period. The results obtained with the cell culture model are not in agreement with the literature. However, we must confirm that the undifferentiated SH-SY5Y cells are a suitable model of dopaminergic neurons.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-09T03:25:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348740.pdf: 1813084 bytes, checksum: 9fa3d648d4ccff8a20e8857951c99b25 (MD5) Previous issue date: 2017 / A doença de Huntington (DH) é uma doença neurodegenerativa causada por uma expansão de repetições CAG no gene que codifica a proteína huntingtina. O estágio sintomático é definido pelo aparecimento de sintomas motores. Entretanto, sintomas psiquiátricos, incluindo humor deprimido, são características comuns da DH e podem ocorrer até uma década antes da manifestação dos sintomas motores. Os camundongos transgênicos YAC128 são um modelo da DH e apresentam comportamento tipo-depressivo e déficits cognitivos antes dos sintomas motores, similar ao que ocorre em humanos. O que nos permite estudar as alterações comportamentais emocionais sem confundir com os efeitos causados pela deficiência motora. Neste estudo os camundongos YAC128 foram utilizados para testar os efeitos do tratamento intranasal (i.n.) por 15 dias com o fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) na dose de 1,66 µg/kg na prevenção dos comportamentos tipo-depressivo. Os camundongos YAC128 tratados com BDNF apresentaram uma diminuição do comportamento anedônico nos testes de preferência a sacarose e no teste de borrifagem de sacarose. Além disso, o tratamento com BDNF i.n. foi capaz de prevenir o aumento do tempo de imobilidade no teste de suspensão pela cauda e no teste do nado forçado sem alterar a locomoção no campo aberto. Investigou-se posteriormente se o efeito do tipo-antidepressivo do BDNF estava associado com uma modulação da neurogênese hipocampal. Entretanto, o tratamento i.n. com BDNF por 15 dias aumentou a proliferação celular (Ki-67) e a diferenciação neuronal (DCX) no giro denteado (GD) hipocampal dos camundongos selvagens sem alterar estes parâmetros nos animais YAC128. Com o objetivo de verificar se as alterações comportamentais ocorreram devido a um aumento na neuroplasticidade avaliou-se a densidade dendrítica destes animais. Nossos resultados mostram que o tratamento com BDNF na dose utilizada não foi capaz de modificar a plasticidade dendrítica. Em conclusão, nossos resultados sugerem que a administração não invasiva de BDNF por via i.n. pode ter um importante potencial terapêutico para tratar sintomas tipo-depressivos em pacientes em estágios iniciais da DH sem alterar a neurogênese e a plasticidade dendrítica. / Abstract : Huntington disease (HD) is a neurodegenerative disorder caused by an expanded CAG repeat in the Huntington?s disease gene. The symptomatic stage of the disease is defined by the onset of motor symptoms. However, psychiatric symptoms, including depressive humor, are common features of HD and can occur a decade before the manifestation of motor symptoms. The YAC128 HD transgenic mouse model develops motor deficits at a later stage, allowing more time to study the occurrence of early-stage depressive behaviors without the confounding effects of motor impairment. We used this HD mouse model to test the effects of intranasal (i.n.) brain-derived neurotrophic factor (BDNF) treatment for 15 days, with a dose of 1.66 µg/kg, in the occurrence of depressive-like behaviors during the early-stage of disease progression. The BDNF-treated YAC128 mice showed a decrease in anhedonic behavior in the sucrose preference test and in the splash test. In addition, i.n. treatment with BDNF was able to prevent the increase in the immobility time in the tail suspension test and in the forced swim test without altering the locomotion investigated in the open field test. Furthermore, we also investigated whether the antidepressant-like effects of BDNF were associated with an increase in adult hippocampal neurogenesis. However, BDNF treatment only increased cell proliferation (ki-67) and neuronal differentiation (DCX) in the hippocampal dentate gyrus (DG) of wild-type (WT) mice without altering these parameters in their YAC128 counterparts. To verify if the behavioral changes were caused by an increase in the neuroplasticity, we analyzed dendritic density in the hippocampal DG of WT and YAC128 mice treated with BDNF, using Sholl Analyses. Our results show that BDNF i.n. administration for 15 days was not able of modifying dendritic plasticity. In conclusion, our results suggest that non-invasive administration of BDNF via the i.n. route may have a therapeutic potential for the treatment of mood disorders in early symptomatic HD patients without altering neurogenesis and dendritic plasticity.

O metabolismo cerebral é altamente dependente da glicose, que é derivada a partir da circulação sanguínea e metabolizada pelos astrócitos e outras células neuronais, através de várias vias. A captação da glicose no cérebro não envolve transportadores de glicose insulino-dependentes; no entanto, esse hormônio afeta o fluxo de glicose do cérebro. Alterações nos níveis de S100B (uma proteína derivada de astrócitos) no líquido cefalorraquidiano têm sido associados a alterações no metabolismo da glicose; no entanto, não há evidência que a insulina modula o metabolismo da glicose e a secreção de S100B. Investigamos então o efeito da S100B no metabolismo da glicose, medindo a incorporação de 3H-glicose em dois modelos, em células de glioma C6 e fatias hipocampais agudas, investigando o efeito da insulina sobre a secreção de S100B. Os nossos resultados mostram que: (a) a S100B em níveis fisiológicos diminui a captação de glicose, através da via do receptor multiligante RAGE e através da ativação da via de sinalização da proteína-quinase / ERK, e que (b) insulina estimulada a secreção de S100B via sinalização de PI3K. Os nossos resultados indicam a existência de uma relação insulina-S100B na modulação de glicose no tecido cerebral, o que pode melhorar a nossa compreensão sobre o metabolismo da glicose em várias condições, tais como a cetose, demência induzida por estreptozotocina e exposição farmacológica aos antipsicóticos, onde as mudanças de sinalização da insulina e extracelular celular de S100 foram relatados. / Brain metabolism is highly dependent on glucose, which is derived from the blood circulation and metabolized by the astrocytes and other neural cells via several pathways. Glucose uptake in the brain does not involve insulin-dependent glucose transporters; however, this hormone does affect the brain’s glucose in flux. Changes in cerebrospinal fluid levels of S100B (an astrocyte-derived protein) have been associated with alterations in glucose metabolism; however, there is no evidence as to whether insulin modulates glucose metabolism and S100B secretion. Herein we investigated the effect of S100B on glucose metabolism, measuring 3H-glucose incorporation in two preparations, C6 glioma cells and acute hippocampal slices, and we also investigated the effect of insulin on S100B secretion. Our results showed that: (a) S100B at physiological levels decreases glucose uptake, through via the multiligand receptor RAGE and mitogen-activated protein kinase/ERK signaling, and that (b) insulin stimulated S100B secretion via PI3K signaling. Our findings indicate the existence of insulin-S100B modulated glucose utilization in the brain tissue, and may improved our understanding of glucose metabolism in several conditions such as ketosis, streptozotocin-induced dementia and pharmacological exposure to antipsychotics, where changes of insulin signaling and extracellular cellular of S100 have been reported.

As células de lugar são neurônios hipocampais que apresentam atividade correlacionada com a posição no espaço, só disparam quando o animal cruza uma determinada região no ambiente. Acredita-se que as células de lugar sejam responsáveis por formar mapas neurais do espaço físico, e que estão intimamente envolvidas com o processamento da memória espacial. Além disso, estudos mostram que as células de lugar podem ser fundamentais para a projeção mental, o planejamento de trajetória, e imaginação. Alguns trabalhos identificaram que a atividade das células de lugar pode ocorrer em modos de atividade distintos, os quais representam funcionalidades distintas na rede. Em geral esses trabalhos utilizam experimentos em plataformas lineares que restringem as análises dos perfis de atividade das células de lugar. Nesse trabalho construímos um laboratório de análises computacionais para avaliar o perfil de atividade de neurônios hipocampais caracterizados como células de lugar e utilizamos dados de eletrofisiologia disponíveis em um repositório digital (crcns.org) para realizar análises dos modos de atividade das células de lugar. Como resultados, obtivemos sucesso em demonstrar a ocorrência de modos de atividade distintos, que se assemelham ao disposto na literatura, bem como avaliar diversas características da atividade das células de lugar que servem de suporte para as teorias de memória espacial, planejamento de rota e projeção mental. / Place cells are hippocampal neurons whose activity is correlated with position in space, they only fire when the animal crosses a specific region in the environment. It is believed that place cells are responsible for forming neural maps of the physical space and that they are intimately related with the processing of spatial memories. Besides, studies have shown that place cells can play a central role in mind traveling, route planning, and imagination. Some works found that place cells may have distinct modes of activity, which represents distinct functionalities in the network. Generally these works use experiments in linear platforms that difficult the analysis of the activity profile of place cells. In this work we build a laboratory of computational analysis to evaluate the activity profile of hippocampal neurons described as place cells, and we use electrophysiological data from a digital repository (crcns.org) to perform analysis of activity modes of place cells. As results, we have successfully shown the occurrence of distinct activity modes, which are in accordance with literature, as well as evaluate a series of activity features of place cells which serve to support theories like route planning, mind traveling and spatial memory.

Introdução: A apneia obstrutiva do sono (AOS) ocasiona a hipóxia intermitente (HI), causando doenças cardíacas, vasculares e neurológicas. O modelo de experimentação animal utiliza a HI para simular a AOS, permitindo a avaliação das alterações encefálicas, sendo o hipocampo uma área reconhecidamente influenciada pela hipóxia. A S100B é uma proteína de 21-kDa ligada ao cálcio, produzida e liberada principalmente pelos astrócitos no neurópilo do sistema nervoso central. Sua dosagem tem sido utilizada para compreender o envolvimento de distintos tipos celulares em determinadas condições patológicas. O presente estudo objetiva testar a hipótese de que a HI empregada em um modelo experimental de AOS em camundongos é capaz de alterar o número de astrócitos em diferentes subcamadas hipocampais (CA1, CA3 e DG), além de modificar qualitativamente a reatividade imuno-histoquímica destas células ao S100B. Materiais e Métodos: Camundongos CF-1 foram expostos ou a 35 dias de HI (n = 27) ou a HIS (n = 27), alternando 30 segundos de hipóxia progressiva a um nadir de 7%, seguidos por 30 segundos de normóxia. Durante 8 horas, os animais sofreram um total de 480 ciclos de hipóxia/reoxigenação, equivalente a um índice de apneia de 60/hora. O encéfalo foi dissecado, sendo o hipocampo e suas subcamadas analisados histologicamente pela técnica de imuno-histoquímica com a utilização do anticorpo S100B. Resultados: Foi realizada a análise quantitativa dos astrócitos hipocampais imunorreagentes ao S100B. A média desta foi de 23,85 ± 0,37 astrócitos/0,25 mm2 no grupo HI, enquanto no grupo HIS foi de 21,03 ± 0,50 astrócitos/0,25 mm2 (p < 0,001). Esta diferença também foi também observada de forma global nas subcamadas CA1 e CA3, sendo menos perceptível no DG. A imunorreatividade astrocitária foi maior (+++) no grupo HI, não atingindo tal intensidade no grupo HIS. A análise qualitativa secundária evidenciou a presença de cariorrexe, de picnose neuronal, além de corpos celulares astrocitários discretamente hipertróficos apenas nos animais do grupo HI. Conclusão: A HI aumentou a densidade numérica de astrócitos hipocampais, assim como a imunorreatividade destas células ao S100B, no processo chamado de astrogliose reativa. Alterações neuronais secundárias também foram observadas no grupo HI. Investigações futuras utilizando outras metodologias permitirão uma melhor avaliação dos resultados aqui descritos. / Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) causes intermittent hypoxia (IH), leading to cardiovascular and neurological diseases. The animal experimental studies use IH to simulate OSA, enabling the analysis of brain alterations, with the hippocampus recognized as an area influenced by hypoxia. S100B is a 21-kDa protein bonded to calcium, produced and secreted primarily by astrocytes in the neutrophil of the central nervous system. Levels of the protein have been used to understand the involvement of different cell types in certain pathological conditions. The present study aimed to test the hypothesis that IH used in an experimental design investigating OSA in mice can alter the number of astrocytes in different hippocampal sublayers (CA1, CA3 and dentate gyrus), in addition to quantitatively modifying the immunohistochemical reactivity of these cells. Materials and Methods: CF-1 mice were exposed to 35 days of either IH (n = 27) or SIH (n = 27), alternating 30 seconds of progressive hypoxia with a nadir of 7%, followed by 30 seconds of normoxia. Over a period of 8 hours, the animals were submitted to a total of 48 hypoxia/reoxygenation cycles, equivalent to an apnea index of 60/hour. The brain was dissected and the hippocampus and its sublayers were histologically analyzed by immunohistochemistry using S100B antibodies. Results: A quantitative analysis was performed of hippocampal astrocytes immunoreactive to S100B. The means recorded were 23.85 ± 0.37 astrocytes/0.25 mm2 and 21.03 ± 0.50 astrocytes/0.25 mm2 (p < 0.001) in the IH and SIH (simulated intermittent hypoxia) groups, respectively. This difference was also observed in sublayers CA1 and CA3 overall, and was less noticeable in the dentate gyrus. Astrocyte immunoreactivity was greater (+++) in the IH group and did not achieve this intensity in the SIH group. Secondary qualitative analysis revealed the presence of karyorrhexis, pyknotic neurons, and discretely hypertrophic astrocytes only in animals from the IH group. Conclusion: IH increased the number density of hippocampal astrocytes, as well as their immunoreactivity to S100B, in a process known as reactive astrogliosis. Secondary neuron alterations were also observed in the IH group. Future investigations using alternative methodologies would allow a better assessment of the results described here.

A hiperamonemia é observada tanto em doenças hepáticas quanto em erros inatos do metabolismo. A amônia em altas concentrações atravessa a barreira hematoencefálica e é tida como uma das principais causas para o desenvolvimento das alterações neuropsiquiátricas observadas na Encefalopatia Hepática (HE). Os prejuízos moleculares e fisiológicos causados por este íon são observados principalmente nas células astrocíticas às quais apresentam alterações na atividade de uma série de proteínas e enzimas clássicas de sua função. Entre elas destaca-se a proteína S100B, principalmente expressa e secretada por estas células e muito usada como marcadora de dano cerebral. Um aumento nas concentrações de S100B no soro tem sido observado em pacientes e modelos animais com HE, porém pouco foi visto sobre a indução na secreção da S100B provocado por altas concentrações de amônia no cérebro. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a secreção desta proteína em uma situação de hiperamonemia ex vivo, em fatias hipocampais e corticais, assim como in vivo em ratos hiperamonêmicos por indução com urease. Além disso, foi realizado a análise de outras funções astrocíticas, ainda controversas na literatura, e pouco analisadas na região hipocampal. A exposição à amônia induziu uma redução no conteúdo extracelular de S100B em fatias de hipocampo, porém não induziu alteração nas fatias de córtex cerebral. No entanto, um aumento na concentração de S100B foi observado no líquor, sem alteração no soro dos ratos com hiperamonemia. O hipocampo se mostrou uma região altamente susceptível aos efeitos da amônia, com redução na captação de glutamato, no conteúdo de GSH e sem alteração na atividade da glutamina sintetase. Além disso, o conteúdo de GFAP está aumentado nos ratos hiperamonêmicos evidenciando uma astrogliose na região hipocampal, o que pode estar contribuindo para patogênese de HE. / Ammonia serum concentration is commonly raised in liver diseases and in inborn errors of urea cycle. High ammonia levels cross the blood brain barrier and is considered one of the main causes for the development of Hepatic Encephalopathy (HE), a neuropsychiatric disease. The molecular and physiological damages are observed mainly in astrocyte cells which present alterations in the activity of a number of proteins and enzymes of their classic function. Among these, stands out the S100B protein, mainly expressed and secreted by these cells and used extensively as a marker of cerebral damage. An increase in S100B serum has been observed in animal models and patients with HE. However, it is not known if ammonia can directly induce S100B secretion in the brain. In this study, we evaluated the secretion of this protein in hyperammonemia condition ex vivo, in hippocampal and cortical slices, and in vivo, in urease treated rats. We also analyzed other astrocyte functions, which are still controversial in the literature and little examined in the hippocampus. We found a reduction in the extracellular S100B content in hippocampal slices exposed to ammonia, but no change was observed in cortical slices. However, an increase in cerebrospinal fluid (CSF) S100B level was found, with no change in serum level of this protein in hyperammonemic rats. The hippocampus revealed a very susceptible area to the ammonia effects, with a reduction in glutamate uptake as in glutathione (GSH) content and no change in glutamine synthetase activity. Moreover, GFAP content was increased in hippocampus of hyperammonemic rats indicating an astrogliosis, which may contribute to pathogenesis of HE.