A hipóxia-isquemia (HI) neonatal é uma causa importante de deficits neurológicos. Estimativas relatam que 3-5 em cada 1.000 nascidos vivos ocorrem encefalopatia neonatal, sendo que, encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI) moderada ou grave acomete 0,5-1/1000 dos nascidos vivos. Aproximadamente 10 a 60% das crianças com EHI morrem, e pelo menos 25% dos que sobrevivem, apresentam deficiência permanente, como paralisia cerebral, epilepsia e dificuldades na aprendizagem. Evidências clínicas e experimentais sugerem que a exposição a estímulos nocivos no início da vida pode resultar em mudanças duradouras no processamento sensorial. Apesar da magnitude do problema, pouco se conhece sobre a modulação da dor e mecanismos envolvidos durante um processo hipóxico-isquêmico em neonatos e suas conseqüências ao longo da vida. Sendo assim, a presente tese objetivou avaliar respostas comportamentais e bioquímicas de filhotes de ratos submetidos à hipóxia/isquemia no 7°dia de vida, avaliados em diferentes idades. Ninhadas de ratos Wistar machos foram randomizadas em 6 grupos experimentais: controle, hipóxia-isquemia, isquemia, hipóxia, sham-ischemia, sham-hipóxia. O modelo experimental utilizado foi de HI unilateral descrito por Levine (1960) e adaptado por Rice e colaboradores (1981), realizando-se isquemia através da oclusão da carótida esquerda e hipóxia com câmara hipóxica de 92% de nitrogênio e 8% de oxigênio. Avaliaram-se os animais no 14° (P14), 30°(P30) e 60° (P60) dias de vida. Para avaliação da (s) resposta (s): nociceptiva térmica foram utilizados testes de tail-flick e placa quente; e alodinia mecânica utilizou-se teste de Von Frey eletrônico. Para as avaliações dos biomarcadores foram utilizados kits comerciais de BDNF e TNF por métodos ELISA e LDH por espectrofotometria. A ativação neuronal foi quantificada em lâminas de imunoistoquímica de c-fos em regiões CA1 e giro dentado de hipocampo bilateral. Foi observado que ratos com hypoxia e/ou isquemia tiveram diminuição irreversível de neurônios com ativação por c-fos em área CA1 do hipocampo, região ipsilateral do insulto. Maior sensibilidade em animais com HI em P14 foi observado no teste do Von Frey, mas não foi observada em P30 e P60. Independentemente do grupo experimental, a idade do animal desempenhou um papel significativo na resposta de comportamento nociceptivo, bem como sobre o BDNF e dos níveis séricos de TNF-α, mas não sobre os níveis séricos de LDH. Em conclusão, o insulto cerebral da HI induz uma redução significativa e irreversível sobre a ativação neuronal ipisilateral à lesão, com a evidência de uma alteração da resposta comportamental nociceptiva manifestada no curto, mas não a médio ou longo prazo. Biomarcadores de neuroplasticidade, inflamação e danos celulares apresentaram poucas alterações sobre o insulto cerebral, mas mudanças mais pronunciadas foram observadas com relação à idade. / Neonatal hypoxia-ischemia (HI) is an important cause of neurological deficits. It is estimated that 3-5 in 1000 newborns suffer neonatal encephalopathy, and moderate or severe hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) in 0,5-1/1000 of the newborns. Approximately 10 to 60% of the children with HIE die, and at least 25% of the survivors present permanent deficits such as cerebral palsy, epilepsy and learning difficulties. Clinical and experimental evidence suggest that the exposure to noxious stimuli at the beginning of the life might result in long lasting changes in sensorial processing. Despite the magnitude of the problem, few is known regarding pain modulation and its involved mechanisms during the HI process in neonates and its life lasting consequences. Hence, the present thesis aimed to evaluate behavioral and biochemical responses in rats’ litters submitted to HI during their seventh day of life, evaluated at different ages. Male Wistar rats’ litters were randomized into 6 experimental groups: control, HI, ischemia, hypoxia, sham-ischemia and sham-hypoxia. The experimental model was the one of unilateral HI described by Levine (1960) and adapted by Rice et al (1981), inducing ischemia by occlusion of the left carotid artery, and hypoxia using hypoxic chamber with nitrogen 92% and oxygen 8%. Animals were evaluated in their 14th (P14), 30th(P30) and 60th (P60) postnatal day. To assess the thermal nociceptive response the tail flick and hot plate test were employed; and mechanical allodynia was assessed by means of the digital Von Frey test. To evaluate biomarkers, commercial BDNF and TNF kits with ELISA, and LDH kits with spectrophotometry were used. Neuronal activation was quantified by c-fos immunohistochemistry in CA1 and dentate gyrus of bilateral hippocampi. It was observed that rats with hypoxia and/or ischemia had irreversible diminution of neurons with c-fos activation in the CA1 area of the hippocampus ipsilateral to the insult. Higher sensitivity in animals with HI at P14 was observed in the Von Frey test, but was not observed at P30 or at P60. Irrespective of the experimental group, animals’ age played a significant role in the nociceptive behavioral response, as well as on the BDNF and TNF-α serum levels, but not on the LDH serum levels. In conclusion, cerebral HI insult induces a significant and irreversible reduction on neuronal activation ipsilateral to the insult, with evidence of a significant alteration on the nociceptive behavioral response manifested in the short, but not in the medium or long term. Biomarkers of neuroplasticity, inflammation and cellular damage present few alterations after the cerebral insult, however more pronounced changes were observed related with age.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A Hipóxia-Isquêmica (HI) pré-natal é caracterizada por uma redução no aporte de oxigênio e nutrientes para o feto durante o período gestacional, que pode acarretar, a longo prazo, em dificuldade de concentração e aprendizagem, hiperatividade e déficit de memória. Esses prejuízos podem persistir ou se agravar até a idade adulta, levando ainda ao aparecimento de doenças como epilepsia e paralisia cerebral (PC). A privação de oxigênio e nutrientes, assim como o estresse materno, anemia, eclâmpsia e uso de drogas durante a gestação, podem causar estresse oxidativo durante os períodos críticos do desenvolvimento, e pode ser a principal razão para as mudanças que levam a programação fetal. O objetivo deste estudo foi relacionar a geração de espécies reativas e a consequente formação de estresse oxidativo nos animais adultos, com as alterações da biodisponibilidade do óxido nítrico de forma sistêmica, além de mudanças nos comportamentos motor e de ansiedade, manutenção da memória e aprendizado. Para a hipóxia, foi utilizado o modelo de clampeamento das artérias uterinas das ratas no 18 dia gestacional por 45 min, analisando os filhotes após 90 dias de nascidos. Foram utilizados os testes Open Field e labirinto em cruz elevada para a análise comportamental, e análises das enzimas glutationa peroxidase (GPx), superóxido desmutase (SOD) e catalase, além de quantificação de nitritos, TBARs e carbonilação de proteínas para avaliação de mecanismos oxidantes e antioxidantes. Os resultados demonstraram que o insulto durante a gestação pode acarretar em redução na formação da enzima GPx, além de maior concentração de nitritos analisados nos soros dos animais hipoxiados quando comparados aos controles, contribuindo para o dano oxidativo. Também foi observada redução na memória de habituação e comportamento motor, além de elevado comportamento ansioso em animais hipoxiados, diferentemente de controles. Concluímos assim que a hipóxia isquêmica pré-natal pode alterar permanentemente o estado oxidativo dos animais, além de atuar na formação do comportamento motor, memória de habituação e ansiedade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para ampliar o entendimento acerca do evento de hipóxia isquêmica pré-natal, além de prover ferramentas para o desenvolvimento de mecanismos protetores e preventivos aos possíveis danos por ela causados. / The prenatal hypoxia ischemic (HI) is characterized by a decreased supply of oxygen and nutrients to the fetus during the gestational period that could be followed in a long term by poor concentration and learning, hyperactivity and memory deficits. These damages can persist or become more severe, leading to diseases like epilepsy or cerebral palsy. The oxygen and nutrients privation, as well as maternal stress, anemia, eclampsia and drugs abuse in gestation, may cause oxidative stress during the critical periods of development, and could be the main reason to changes leading to a fetal programming. The aim of the present study was to investigate the association of reactive species generation and consequent formation of oxidative stress in HI adult animals, with systemic alterations in nitric oxide bioavailability, in addition to changes on motor behavior and anxiety, memory maintenance and learning. To hypoxia, we used the model of rats uterine arteries clamping in 18 day of gestation for 45 min, analyzing the pups after 90 days of life. The open field test and elevated plus maze test were used to behavioral analysis, and GPx, SOD and catalase enzymes analysis, besides nitrite quantification, TBARs and protein carbonyl to verify oxidative stress. The results have shown that a hypoxic insult during gestation can cause reduction in GPx enzyme formation associated with elevated nitrite concentration in serum of hypoxic animals when compared to controls, contributing to oxidative damage. Also it was observed an impairment of habituation memory and motor behavior, besides the increased anxiety in hypoxic animals, in contrast to controls. Thus, it can be conclude that prenatal hypoxia ischemia can permanently alter the oxidative status in animals, and also act in formation of motor, habituation memory and anxiety behavior. The findings contribute to increase the knowledge about the prenatal hypoxia ischemia, and provide tools for the development of protective mechanisms and preventions to possible damages caused by this critical event.

A hipóxia-isquemia (HI) neonatal é uma causa importante de deficits neurológicos. Estimativas relatam que 3-5 em cada 1.000 nascidos vivos ocorrem encefalopatia neonatal, sendo que, encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI) moderada ou grave acomete 0,5-1/1000 dos nascidos vivos. Aproximadamente 10 a 60% das crianças com EHI morrem, e pelo menos 25% dos que sobrevivem, apresentam deficiência permanente, como paralisia cerebral, epilepsia e dificuldades na aprendizagem. Evidências clínicas e experimentais sugerem que a exposição a estímulos nocivos no início da vida pode resultar em mudanças duradouras no processamento sensorial. Apesar da magnitude do problema, pouco se conhece sobre a modulação da dor e mecanismos envolvidos durante um processo hipóxico-isquêmico em neonatos e suas conseqüências ao longo da vida. Sendo assim, a presente tese objetivou avaliar respostas comportamentais e bioquímicas de filhotes de ratos submetidos à hipóxia/isquemia no 7°dia de vida, avaliados em diferentes idades. Ninhadas de ratos Wistar machos foram randomizadas em 6 grupos experimentais: controle, hipóxia-isquemia, isquemia, hipóxia, sham-ischemia, sham-hipóxia. O modelo experimental utilizado foi de HI unilateral descrito por Levine (1960) e adaptado por Rice e colaboradores (1981), realizando-se isquemia através da oclusão da carótida esquerda e hipóxia com câmara hipóxica de 92% de nitrogênio e 8% de oxigênio. Avaliaram-se os animais no 14° (P14), 30°(P30) e 60° (P60) dias de vida. Para avaliação da (s) resposta (s): nociceptiva térmica foram utilizados testes de tail-flick e placa quente; e alodinia mecânica utilizou-se teste de Von Frey eletrônico. Para as avaliações dos biomarcadores foram utilizados kits comerciais de BDNF e TNF por métodos ELISA e LDH por espectrofotometria. A ativação neuronal foi quantificada em lâminas de imunoistoquímica de c-fos em regiões CA1 e giro dentado de hipocampo bilateral. Foi observado que ratos com hypoxia e/ou isquemia tiveram diminuição irreversível de neurônios com ativação por c-fos em área CA1 do hipocampo, região ipsilateral do insulto. Maior sensibilidade em animais com HI em P14 foi observado no teste do Von Frey, mas não foi observada em P30 e P60. Independentemente do grupo experimental, a idade do animal desempenhou um papel significativo na resposta de comportamento nociceptivo, bem como sobre o BDNF e dos níveis séricos de TNF-α, mas não sobre os níveis séricos de LDH. Em conclusão, o insulto cerebral da HI induz uma redução significativa e irreversível sobre a ativação neuronal ipisilateral à lesão, com a evidência de uma alteração da resposta comportamental nociceptiva manifestada no curto, mas não a médio ou longo prazo. Biomarcadores de neuroplasticidade, inflamação e danos celulares apresentaram poucas alterações sobre o insulto cerebral, mas mudanças mais pronunciadas foram observadas com relação à idade. / Neonatal hypoxia-ischemia (HI) is an important cause of neurological deficits. It is estimated that 3-5 in 1000 newborns suffer neonatal encephalopathy, and moderate or severe hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) in 0,5-1/1000 of the newborns. Approximately 10 to 60% of the children with HIE die, and at least 25% of the survivors present permanent deficits such as cerebral palsy, epilepsy and learning difficulties. Clinical and experimental evidence suggest that the exposure to noxious stimuli at the beginning of the life might result in long lasting changes in sensorial processing. Despite the magnitude of the problem, few is known regarding pain modulation and its involved mechanisms during the HI process in neonates and its life lasting consequences. Hence, the present thesis aimed to evaluate behavioral and biochemical responses in rats’ litters submitted to HI during their seventh day of life, evaluated at different ages. Male Wistar rats’ litters were randomized into 6 experimental groups: control, HI, ischemia, hypoxia, sham-ischemia and sham-hypoxia. The experimental model was the one of unilateral HI described by Levine (1960) and adapted by Rice et al (1981), inducing ischemia by occlusion of the left carotid artery, and hypoxia using hypoxic chamber with nitrogen 92% and oxygen 8%. Animals were evaluated in their 14th (P14), 30th(P30) and 60th (P60) postnatal day. To assess the thermal nociceptive response the tail flick and hot plate test were employed; and mechanical allodynia was assessed by means of the digital Von Frey test. To evaluate biomarkers, commercial BDNF and TNF kits with ELISA, and LDH kits with spectrophotometry were used. Neuronal activation was quantified by c-fos immunohistochemistry in CA1 and dentate gyrus of bilateral hippocampi. It was observed that rats with hypoxia and/or ischemia had irreversible diminution of neurons with c-fos activation in the CA1 area of the hippocampus ipsilateral to the insult. Higher sensitivity in animals with HI at P14 was observed in the Von Frey test, but was not observed at P30 or at P60. Irrespective of the experimental group, animals’ age played a significant role in the nociceptive behavioral response, as well as on the BDNF and TNF-α serum levels, but not on the LDH serum levels. In conclusion, cerebral HI insult induces a significant and irreversible reduction on neuronal activation ipsilateral to the insult, with evidence of a significant alteration on the nociceptive behavioral response manifested in the short, but not in the medium or long term. Biomarkers of neuroplasticity, inflammation and cellular damage present few alterations after the cerebral insult, however more pronounced changes were observed related with age.

INTRODUÇAO: O uso da epinefrina na ressuscitação cardiopulmonar (RCP) tem sido questionado devido aos efeitos adversos como dano miocárdico e cerebral. Fármacos como azul de metileno têm sido estudados como adjuvantes, objetivando reduzir essas lesões. OBJETIVOS: Neste estudo objetivou-se avaliar o efeito da administração do azul de metileno em bôlus durante a RCP, na lesão miocárdica e cerebral. MÉTODO: Quarenta e nove ratos Wistar machos submetidos a parada cardíaca por fibrilação ventricular foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos com 11 animais: azul de metileno (GA, 2mg/kg), solução salina (GC, salina 0,9% 0,1ml), epinefrina (GE, 20mcg/kg), epinefrina + azul de metileno (GM), além do grupo sham com 5 animais. A fibrilação ventricular foi induzida por estimulação elétrica direto no ventrículo direito por 3 minutos, sendo mantidos por mais 2 minutos em anóxia. As manobras de RCP foram iniciadas com o fármaco correspondente de cada grupo, massagem torácica, ventilação e desfibrilação. Após retorno a circulação espontânea (RCE), os animais foram observados durante quatro horas. Foram coletados sangue para gasometria e troponina, tecido cardíaco e cerebral para análise histológica, marcação de TUNEL, marcadores inflamatórios e de estresse oxidativo. Os grupos foram comparados por meio do teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, com o teste de comparação múltipla com correção de Bonferroni quando adequado. RESULTADOS: Animais do grupo GE apresentaram 63% de RCE, enquanto o GC e GM obtiveram 40% e 45%, respectivamente, sem diferença estatística entre os grupos (p= 0,672). O grupo GA apresentou apenas 18% de RCE e foi excluído da análise. O tempo de RCP do GC foi maior comparado aos grupos GE e GM, mas sem diferença estatisticamente significativa. Os animais do grupo GM apresentaram PAM maior comparado ao grupo GC, no momento imediatamente após a RCE (P=0,007). Em todos os grupos os animais apresentaram acidose, queda da PaO2 e aumento do lactato após PCR e RCP. A mediana da troponina sérica foi maior no GC (130ng/ml) comparada ao grupo GE (3,8ng/ml), e GM (43,7ng/ml), porém sem diferença estatística. O grupo GC apresentou aumento significativo na expressão proteica dos marcadores BAX e TLR4. Não houve diferença estatística em relação a histologia e marcação de TUNEL entre os grupos submetidos a PCR. CONCLUSÃO: A utilização de azul de metileno em bolus na RCP de forma isolada apresentou resultados negativos em relação ao retorno da circulação espontânea. A utilização de azul de metileno associada a epinefrina não diminuiu a presença de lesões no cérebro e no coração decorrentes da parada cardíaca / INTRODUCTION: The use of epinephrine in cardiopulmonary resuscitation (CPR) has been questioned due to adverse effects such as myocardial and cerebral damage. Drugs such as methylene blue have been studied as adjuvants in order to reduce lesions. OBJECTIVES: The aim of this study was to evaluate the effect of methylene blue administration during CPR on myocardial and cerebral lesion. METHOD: Forty nine Wistar male rats submitted to ventricular fibrillation cardiac arrest (CA) were randomly assigned to four principal groups with 11 cases each one: methylene blue (MB, 2mg/kg), control (CTRL, 0.1ml saline 0.9%), epinephrine (EPI, 20?g/kg), epinephrine plus methylene blue (EPI+MB), and a sham group, wich have 5 cases. Ventricular fibrillation was induced by direct electrical stimulation in the right ventricle for 3 minutes and anoxia was maintained until a total of 5 minutes. CPR was initiated using the group drug, ventilation, chest compressions and defibrillation. The animals were observed for four hours after return of spontaneous circulation (ROSC). Blood samples were collected for blood gas and troponin measurements. Heart and brain tissues were harvested for the evaluation of oxidative stress, inflamation, histological and TUNEL staining. Groups were compared using the non-parametric Kruskal-Wallis test and Bonferroni post test. RESULTS: ROSC was achieved in 63% of the cases in EPI, 40% in CTRL, and 45% in EPI+MB (P=0.672). MB was excluded from analysis because of its low ROSC rate (18%). CPR duration was longer in CTRL compared to EPI and EPI+MB, without statistical significance. EPI+MB animals presented higher arterial pressure compared to the CTRL group, immediately after ROSC (P=0.007). All animals presented acidosis, decreased PaO2 and increased lactate after CA and CPR. Serum troponin was higher in CTRL (130ng/ml) compared with EPI (3.8ng/ml) and EPI+MB (43.7ng/ml), without statistical significance. CTRL presented higher BAX and TLR4 expression. There was no difference in TUNEL staining and histology among CA groups. CONCLUSION: Methylene blue in bolus during CPR did not improve outcome. Methylene blue combined with epinephrine did not decrease CA-related myocardial and cerebral lesions

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Hypoxia-ischemia (HI) neonatal is a major cause of morbidity and mortality during the perinatal period and it is an important risk factor for the development of a number of human neurological disorders, such as cerebral palsy, epilepsy, and motor and learning deficits. Cerebral HI results in hemodynamic, biochemical and neurophysiological alterations as a direct consequence of the lack of oxygen and glucose. The central nervous system presents a relatively high consumption of oxygen and glucose which relies almost exclusively on the oxidative phosphorylation process for the production of energy thus it is highly susceptible to hypoxic-ischemic insult. During the HI event, the rapid suppression in the process of oxidative phosphorylation initiates a series of poisonings that occur simultaneously and are directly related to the evolution of brain injury. Thus, knowing that the pathogenesis of neonatal HI is a highly complex and multifactorial event, this study aimed to investigate possible changes in the purinergic and cholinergic systems in the cerebral cortex of newborn rats subjected to HI, at different post-insult (immediately, 72 h and 8 days after neonatal HI),. Furthermore, analyzes were performed to assess the levels of lipid peroxidation and some peripheral markers of inflammation such as tumor necrosis factor alpha TNF-α; Interferon-gamma - IFN-γ; interleukins IL-1β and IL-6. Results demonstrated that immediately after HI, the activity of nucleotide triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and 5 '-nucleotidase (5`-NT) cytosolic increased in the cerebral cortex. In synaptosomes, an increase in the activity of ecto-adenosine deaminase (ecto-ADA) was observed, while the activity of Na+/K+ ATPase was inhibited. There was no change in the expression of adenosine kinase (ADK). Interestingly, the Na+/K+ ATPase activity was correlated negatively with the cytosolic NTPDase activity and TBARS content. Our results showed an increase in lipid peroxidation levels immediately, 72 h and 8 days after HI. The activity of acetylcholinesterase (AChE) showed time-dependent changes in the cerebral cortex of these animals. The same was observed for AChE activity in erythrocytes and ADA. Regarding the levels of proinflammatory cytokines (TNF-α, IFN-γ, IL-1β and IL-6) investigated, all showed increased serum levels. Immediately after HI, the ADA activity showed a strong positive correlation with all cytokines analyzed. Eight days after HI there was an inflammatory process with increased activity of ADA, myeloperoxidase (MPO) and N-acetyl-glucosaminidase (NAG). In this same period, we observed that ADA1 isoenzyme was responsible for the increase in the ADA activity after HI insult. Interestingly, adenosine receptors A1 (A1Rs) and ADK protein expression showed a decrease 8 days after insult. Thus, the results described here suggest that neonatal HI alters the cholinergic and purinergic signaling in the cortex of newborn rats. However, the understanding of these events may help in the development of new therapies for hypoxic-ischemic brain injury. / A hipóxia-isquemia (HI) neonatal é uma das principais causas de morbidade e mortalidade durante o período perinatal, constituindo um fator de risco importante para o desenvolvimento de uma série de desordens neurológicas em humanos tais como, a paralisia cerebral, a epilepsia e déficits motores e de aprendizagem. A HI cerebral resulta em alterações hemodinâmicas, bioquímicas e neurofisiológicas como uma consequência direta da falta de oxigênio e glicose. O sistema nervoso central por possuir um consumo relativamente alto de oxigênio e glicose, dependendo quase que exclusivamente do processo de fosforilação oxidativa para a produção de energia, torna-se altamente suscetível ao insulto hipóxico-isquêmico. Durante o evento HI, a rápida supressão no processo de fosforilação oxidativa inicia uma série de eventos tóxicos que ocorrem simultaneamente e estão diretamente relacionados com a evolução da lesão cerebral. Assim, sabendo que a patogênese da HI neonatal é um evento multifatorial e altamente complexo, este trabalho teve como objetivo principal investigar, em diferentes tempos pós-insulto (imediatamente, 72 horas e 8 dias após a HI neonatal), as possíveis alterações nos sistemas purinérgico e colinérgico em córtex cerebral de ratos neonatos submetidos à HI. Além disso, foram realizadas análises para avaliar os níveis de peroxidação lipídica e marcadores periféricos de inflamação tais como o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), o interferon gama (IFN-γ) e as interleucinas 1β e 6 (IL-1β e IL-6, respectivamente). Os resultados demonstram que imediatamente após a HI a atividade da nucleotídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e da 5`-nucleotidase (5`-NT) citosólicas aumentaram no córtex cerebral. Em sinaptossomas houve um aumento na atividade da ecto-adenosina desaminase (ecto-ADA), enquanto a atividade da Na+/K+ ATPase mostrou-se reduzida. Não foi observada nenhuma alteração na expressão da adenosina quinase (ADK). Interessantemente, a atividade da Na+/K+ ATPase correlacionou-se negativamente com a atividade da NTPDase citosólica e com os níveis de peroxidação lipídica. Nossos resultados demonstraram um aumento nos níveis de peroxidação lipídica imediatamente após o insulto, os quais foram mantidos 72 horas e 8 dias após a HI. A atividade da acetilcolinesterase (AChE) mostrou alterações tempo-dependente no córtex cerebral destes animais. O mesmo foi observado para a atividade da AChE e da ADA em eritrócitos. Quando os níveis das citocinas pró-inflamatórias (TNF-α; IFN-γ; IL-1β e IL-6) que foram investigadas, todas apresentaram seus níveis séricos aumentados. Imediatamente após a HI, a atividade da ADA apresentou uma forte correlação positivas com todas as citocinas analisadas. 8 dias após a HI observou-se um processo inflamatório com aumento da atividade da ADA, mieloperoxidase e N-acetil-β-D-glucosaminidase. Neste mesmo período, podemos evidenciar que a ADA1 é a isoenzima responsável pelo aumento da ativada da ADA neste momento pós-insulto. Interessantemente, observamos uma redução na expressão dos receptores de adenosina A1 (A1Rs) sem alteração na expressão da adenosina quinase (ADK). Assim, os resultados descritos aqui sugerem a HI neonatal altera a sinalização purinérgica e a atividade da acetilcolinesterase em córtex cerebral de ratos neonatos. Além disso, possibilitará uma melhor compreensão dos eventos que se inciam com o evento HI, e consequentemente auxiliaram na busca e desenvolvimento de novas terapias para a lesão cerebral hipóxico-isquêmica.

L’hypoxie-ischémie (HI) et l’inflammation sont les principaux facteurs de risques d’apparition de paralysies cérébrales (PC) chez le nouveau-né prématuré ou à terme. La PC est un ensemble de troubles moteurs et cognitifs nécessitant une prise en charge à vie. Sa prévalence en Europe est de 1,7‰ naissances vivantes, ce qui constitue un problème de santé publique. Les nouveau-nés prématurés et nés à terme montrent des atteintes structurales et des déficits à long terme différents aux plans quantitatif et qualitatif. À ces âges, les interventions thérapeutiques et de prévention sont limitées du fait des interférences probables avec le développement. Afin d’appréhender les mécanismes de ces lésions périnatales et de trouver de potentielles pistes d’intervention précoce, nous avons utilisé un modèle murin d’HI chez la souris de 5 et 10 jours (P5 et P10). À ces stades, le développement cortical chez la Souris mime celui d’enfants prématurés (vers 30 SG) ou à terme. Méthode. Afin d’étudier la réponse différenciée à l’HI entre ces deux stades, nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude longitudinale par imagerie IRM suivie d’une étude comportementale des animaux à l’âge adulte, ainsi que des études enzymatiques ciblées en période périnatale. Dans un second temps, nous avons réalisé une étude globale et sans apriori des modifications précoces du transcriptome. Résultats I. Nos résultats renforcent la validité de ce modèle murin pour l’étude des lésions spécifiques correspondant aux lésions : soit de nouveau-nés prématurés soit d’enfants à terme. En effet, nous montrons une atteinte spécifique de la substance blanche (SB) chez les souris à P5, mimant les leucomalacies périventriculaires du grand prématuré. Nous montrons que l’atteinte de la SB est associée à une vulnérabilité vasculaire dépendante de l’âge. L’atteinte vasculaire passe par l’activité de la MMP-9, sous dépendance du tPA. À long terme, nous montrons des atteintes cognitivo-comportementales dépendantes de l’âge, permettant d’associer les lésions de la SB aux déficits d’interaction sociale et à l’hyperactivité, alors que les déficits d’apprentissage sont plus amples chez la souris exposée à l’HI à P10 et sont associés à des lésions de l’hippocampe et du cortex rétrosplénial. Résultats II. L’étude du transcriptome a permis de constituer une base de données utilisable pour des études ultérieures. Elle montre des différences importantes de la réponse induite par l’HI, en fonction de l’âge. Cinq faits parmi les plus marquants sont à retenir : i) si les processus affectés aux deux âges sont les mêmes, soit principalement la régulation de la transcription, l’inflammation, la mort cellulaire et l’angiogenèse, les gènes mis en jeu sont sensiblement différents, ii) une réponse à P10 qui, pour une grande partie, s’oppose à l’évolution ontogénique des niveaux de transcrits, peut être le signe d’un arrêt dans le processus de développement, iii) des cinétiques d’induction et de répression différentes à P5 et P10, la réponse étant retardée à P10 en termes de délai d’induction et de maximum d’amplitude, iv) la réponse transcriptomique à l’HI à P5 semble en voie d’extinction après 24h, alors qu’à ce même délai post-HI, la réponse montre une forte amplification chez les animaux lésés à P10, v) une répression coordonnée, à P5 seulement, de gènes codant des protéines impliquées dans les fonctions synaptiques 12h après l’HI, potentiellement responsable de l’extinction de la réponse à 24h. Conclusion. Ces études, complémentaires, permettent une meilleure compréhension de la pathogenèse des lésions cérébrales néonatales. Elles ouvrent notamment différentes pistes de recherche pour les années à venir, orientées vers : i) la spécificité vasculaire, dépendante de la structure et du stade de développement, ii) la prise en compte du stade de développement pour l’expérimentation et la mise au point de stratégies de neuroprotection spécifiques de l’âge. / Hypoxia-ischemia and inflammation are the major triggers of cerebral palsy (CP) in preterm and term new-born. CP is defined as a group of nonprogressive disorders of movement and posture, associated with cognitive and behavioural disorders. CP prevalence is about 1.7‰ living birth and leads to life-long medical care which altogether makes CP a healthcare issue. Preterm and term new-born exhibit specific structural damages and long-term outcomes. In the perinatal period, therapeutic or preventive strategies are limited due to the risk of interference with the ongoing development. To further explore lesion mechanisms, we used the well described “Rice-Vannucci” model of HI adapted in mice aged 5 or 10 days (P5/P10). At these developmental stages, mouse cortical development mimics those of human preterm and term new-born respectively.Methods. To explore the differentiated response to HI between P5 and P10 mice, we first performed a longitudinal MRI study associated with learning and social behaviour testing at adulthood. We also used targeted enzymatic approaches in perinatal period. In a second time, we performed a global, non-targeted assessment of early HI-induced transcriptome modifications during the first 24h after HI.Results I. Our results validated the HI model for the study of age-dependent lesions corresponding to preterm or term new-born lesions. We confirmed the P5-specific white matter lesions mimicking periventricular leukomalacia of preterm infants (30GW). We showed that these white matter lesions originate from age-dependent vascular vulnerability. This vascular vulnerability involved P5 restricted vascular MMP-9 activity which also depends on tPA activity. We showed age-dependent long-term cognitivo-behavioural outcomes, allowing us to associate white matter damages to social behaviour and hyperactivity, whereas learning deficits were more pronounced in P10 mice and associated with hippocampal and retrosplenial cortex damages.Results II. The transcriptome study has generated a useful database for further research. It also showed very important differences in HI-induced transcriptomic responses. Five highlights emerged: i) identical processes (pathways, GO terms) were affected by HI in both P5 and P10 mice: i.e. regulation of transcription, inflammation, cell death/apoptosis and angiogenesis, but the genes induced or repressed associated to these processes were highly different at the two stages, ii) the HI-induced transcription response at P10 mainly counteracted the development-induced transcription changes, iii) the kinetics of induction/repression were different between P5 and P10 mice; P10 mice exhibiting a global delayed response to HI compared to P5 in terms of delay of induction/repression and maximum amplitude, iv) twenty-four hours after HI, the response at P5 was slowing down, apparently returning to basal state, whereas in P10 mice the changes appeared uncontrolled, v) a P5 specific coordinated repression of genes coding proteins involved in synaptic function was observed 12h post-HI, perhaps at the origin of the global slowing-down of transcription alterations observed 24h post-HI.Conclusion. These complementary studies provide a better understanding of the pathogenesis of neonatal brain injury. They also open routes towards new research areas such as: i) the specific vascular vulnerability, depending on brain structures and developmental stage, ii) the consideration of the maturation stage in the further development and experimentation of new neuroprotective strategies.

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Hung, Sze Man. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2013. / Includes bibliographical references (leaves 186-192). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstracts also in Chinese.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de comorbidades neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é bastante sensível a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). Os objetivos deste estudo foram: 1) investigar o desempenho comportamental em um novo teste de memória e aprendizagem, o Ox-maze; 2) analisar a atividade das enzimas Na+,K+-ATPase, catalase (CAT) e glutationaperoxidase (GPx) no hipocampo; 3) caracterizar os neurônios piramidais da região CA1 hipocampal quanto à arborização dendrítica; 4) analisar alterações astrocíticas e sinápticas pela avaliação da imunoreatividade das proteínas GFAP e sinaptofisina usando a técnica de imunofluorescência e, 5) quantificar a densidade celular por meio de cortes semifinos da região CA1 do hipocampo de animais hipóxico-isquêmicos expostos a um ambiente enriquecido. Ratos com sete dias de idade foram divididos em quatro grupos e submetidos ou não ao procedimento cirúrgico de acordo com o grupo experimental ao qual pertenciam: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Passado o período de EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas iniciando após o desmame), os parâmetros mencionados foram avaliados nos animais. Os dados indicaram que a HI causou um prejuízo na memória e no aprendizado no teste do “OX-maze”, o qual foi revertido pelo efeito do ambiente enriquecido. A HI causou diminuição da atividade enzimática da Na+,K+-ATPase no hipocampo contralateral, assim como uma redução na imunorreatividade à sinaptofisina e nadensidade neuronal, sendo que o EA foi efetivo na recuperação da atividade da enzima Na+,K+-ATPase e dos níveis de sinaptofisina no hipocampo contralateral à lesão. As atividades de CAT e GPX não foram alteradas pela HI em nenhum dos grupos avaliados, mesmo resultado encontrado nas análises de GFAP e de padrão de arborização dendrítica. Por fim, neste estudo foi observado o importante efeito lesivo causado pela HI neonatal e o papel do EA como estratégia neuroprotetora na recuperação funcional, na atividade da Na+,K+-ATPase e na expressão de sinaptofisina. Este estudo traz avanços em busca dos mecanismos pelos quais a melhora funcional ocorre em animais HI expostos ao EA, mas pode-se verificar que não fica totalmente esclarecido como esta estratégia atua. Outros estudos são necessários para a identificação de possíveis mecanismos que atuem como mediadores da resposta funcional do EA após um evento isquêmico. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is sensible to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aims of this study were to investigate: 1) behavioral performance in a new memory and learning task, the oxmaze task; 2) evaluate Na+,K+-ATPase, catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) activities in the hippocampus; 3) characterizes dendritic arbor in pyramidal neurons from CA1 region from hippocampus; 4) analyze alterations in hippocampal synaptophysin and GFAP immmunoreactivity and, 5) analyze neuronal density alterations in hippocampus of hypoxic-ischemic rats exposed to enriched environment. Seven-day-old rats were divided into four groups: controlmaintained in standard environment (CTSE), control submitted to EE (CTEE), HI in standard environment (HISE) and HI in EE (HIEE). Past the end of EE period (1 hour/day, 6 days/week, 9 weeks), mentioned parameters were evaluated in animals. Present results indicate learning and memory in the “OXmaze” task were impaired in HI rats and this effect was recovered after EE. On the contralateral hemisphere, HI caused a decrease in Na+,K+-ATPase activity that was recovered by EE. Results also indicate that HI damage decreases hippocampal synaptophysin immunoreactivity and neuronal density, moreover EE was effective in recovering synaptophysin levels on contralateral to the lesion hippocampus. The activities of GPx and CAT were not changed by HI in any group evaluated, some result founded on GFAP immunoreactivity and dendritic arborization characterization analysis. In conclusion, the important effect of HI lesion and the role of EE like neuroprotective strategy on functional impairment and on Na+,K+-ATPase activity and synaptophysin immunoreactivity was proven. Although this study have important advances in search of mechanisms by which the functional enhancement occurs in the animals submitted to HI and exposed to EE, it can be seen that it is not completely clear how this approach works. Further studies are needed to identify possible mechanisms that act as mediators of EE functional response after an ischemic event.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de comorbidades neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é bastante sensível a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). Os objetivos deste estudo foram: 1) investigar o desempenho comportamental em um novo teste de memória e aprendizagem, o Ox-maze; 2) analisar a atividade das enzimas Na+,K+-ATPase, catalase (CAT) e glutationaperoxidase (GPx) no hipocampo; 3) caracterizar os neurônios piramidais da região CA1 hipocampal quanto à arborização dendrítica; 4) analisar alterações astrocíticas e sinápticas pela avaliação da imunoreatividade das proteínas GFAP e sinaptofisina usando a técnica de imunofluorescência e, 5) quantificar a densidade celular por meio de cortes semifinos da região CA1 do hipocampo de animais hipóxico-isquêmicos expostos a um ambiente enriquecido. Ratos com sete dias de idade foram divididos em quatro grupos e submetidos ou não ao procedimento cirúrgico de acordo com o grupo experimental ao qual pertenciam: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Passado o período de EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas iniciando após o desmame), os parâmetros mencionados foram avaliados nos animais. Os dados indicaram que a HI causou um prejuízo na memória e no aprendizado no teste do “OX-maze”, o qual foi revertido pelo efeito do ambiente enriquecido. A HI causou diminuição da atividade enzimática da Na+,K+-ATPase no hipocampo contralateral, assim como uma redução na imunorreatividade à sinaptofisina e nadensidade neuronal, sendo que o EA foi efetivo na recuperação da atividade da enzima Na+,K+-ATPase e dos níveis de sinaptofisina no hipocampo contralateral à lesão. As atividades de CAT e GPX não foram alteradas pela HI em nenhum dos grupos avaliados, mesmo resultado encontrado nas análises de GFAP e de padrão de arborização dendrítica. Por fim, neste estudo foi observado o importante efeito lesivo causado pela HI neonatal e o papel do EA como estratégia neuroprotetora na recuperação funcional, na atividade da Na+,K+-ATPase e na expressão de sinaptofisina. Este estudo traz avanços em busca dos mecanismos pelos quais a melhora funcional ocorre em animais HI expostos ao EA, mas pode-se verificar que não fica totalmente esclarecido como esta estratégia atua. Outros estudos são necessários para a identificação de possíveis mecanismos que atuem como mediadores da resposta funcional do EA após um evento isquêmico. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is sensible to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aims of this study were to investigate: 1) behavioral performance in a new memory and learning task, the oxmaze task; 2) evaluate Na+,K+-ATPase, catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) activities in the hippocampus; 3) characterizes dendritic arbor in pyramidal neurons from CA1 region from hippocampus; 4) analyze alterations in hippocampal synaptophysin and GFAP immmunoreactivity and, 5) analyze neuronal density alterations in hippocampus of hypoxic-ischemic rats exposed to enriched environment. Seven-day-old rats were divided into four groups: controlmaintained in standard environment (CTSE), control submitted to EE (CTEE), HI in standard environment (HISE) and HI in EE (HIEE). Past the end of EE period (1 hour/day, 6 days/week, 9 weeks), mentioned parameters were evaluated in animals. Present results indicate learning and memory in the “OXmaze” task were impaired in HI rats and this effect was recovered after EE. On the contralateral hemisphere, HI caused a decrease in Na+,K+-ATPase activity that was recovered by EE. Results also indicate that HI damage decreases hippocampal synaptophysin immunoreactivity and neuronal density, moreover EE was effective in recovering synaptophysin levels on contralateral to the lesion hippocampus. The activities of GPx and CAT were not changed by HI in any group evaluated, some result founded on GFAP immunoreactivity and dendritic arborization characterization analysis. In conclusion, the important effect of HI lesion and the role of EE like neuroprotective strategy on functional impairment and on Na+,K+-ATPase activity and synaptophysin immunoreactivity was proven. Although this study have important advances in search of mechanisms by which the functional enhancement occurs in the animals submitted to HI and exposed to EE, it can be seen that it is not completely clear how this approach works. Further studies are needed to identify possible mechanisms that act as mediators of EE functional response after an ischemic event.