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Résumé confidentiel / Confidential abstract

Traumatic Brain Injury (TBI) is the major cause of death or cognitive deficits in industrialized countries. Although studies have indicate that the oxidative stress and functional deficits after TBI are connected events, the mechanisms that outline the development of these cognitive deficits are, still, limited. In this context, we investigated the involvement of oxidative stress markers (thiobarbituric acid reactive species; TBARS and protein carbonylation) and the Na+,K+-ATPase enzyme activity on the spatial learning after one and three months from a fluid percussion injury (FPI) in rats. The results revealed that FPI increase the latency of escape and the number of the errors on the Barnes Maze Test one and three months after FPI. We also found an increase of TBARS and protein carbonylation in parietal cortex after one and three months FPI. In addition, statistical analysis revealed a decrease of the Na+,K+- ATPase enzyme activity in the parietal cortex after FPI (time-dependent). These results suggest that cognitive impairment following FPI may result, at least in part, from increase of two oxidative stress markers, protein carbonylation and TBARS that occurs concomitantly to a decrease in Na+,K+-ATPase activity. Physical exercise, despite the involvement on the generation of the reactive oxygen species (ROS), is used on the rehabilitation of TBI. However, although the favorable effects of physical exercise on traumatic brain injury (TBI) patients is well known, the specific mechanisms involved in this protection after TBI has been limited. Thus, we investigated whether physical training protects against oxidative damage (measured by protein carbonylation and TBARS) and neurochemical alterations represented by immunodetection of alpha subunit and activity of Na+,K+-ATPase after FPI in cerebral cortex of rats. The results revealed that physical training protected against oxidative damage induced by FPI. In addition, physical training was effective against Na+,K+- ATPase enzyme activity inhibition and α subunit level decrease after FPI. The Pearson correlation showed that the decrease of the catalytical levels of the Na+,K+- ATPase enzyme α subunit is related with the increasing on oxidative stress markers. Moreover, the physical activity-related protection against free radicals induced by FPI links with maintenance of α subunit immunocontent. These results suggest that the effective protection stimulated by physical exercise on the neuronal damage induced by TBI has connection with the protection of the specific targets from the free radicals action, like Na+,K+-ATPase enzyme. / O Traumatismo crânio-encefálico (TCE) é uma das maiores causas de morte ou déficits cognitivos nos países industrializados. Apesar de os estudos indicarem que o estresse oxidativo e os déficits funcionais que ocorrem após TCE serem eventos interrelacionados, os mecanismos que delineiam o desenvolvimento destes déficits cognitivos são, ainda, limitados. Neste contexto nós investigamos o envolvimento de marcadores de estresse oxidativo (espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico; TBARS e carbonilação protéica) e a atividade da enzima Na+,K+-ATPase no aprendizado espacial um e três meses após um dano de percussão por fluído (FPI) em ratos. Os resultados revelaram que o FPI aumentou o tempo de latência e o número de erros no teste do labirinto de Barnes em um e três meses após FPI. Também encontramos aumento no conteúdo de TBARS e proteína carbonil no córtex parietal em um e três meses após FPI. Além disso, a análise estatística revelou uma diminuição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase no córtex cerebral após FPI tempo dependente, sugerindo que o déficit cognitivo induzido pelo FPI se deva pela perda de funcionabilidade de enzimas presentes na células como Na+,K+-ATPase. Perda esta induzida pelo aumento na geração de radicais livres após TCE. Apesar de estar envolvido no aumento da produção de espécies reativas ao Oxigênio (ERO), exercício físico tem sido utilizado na reabilitação de após TCE. Por outro lado, ainda são escassos na literatura estudos que evidenciam a especificidade dos mecanismos envolvidos na proteção induzida pelo exercício físico após TCE. Desta forma, investigamos se o treinamento físico protege contra o dano oxidativo bem como das alterações neuroquímicas representadas pela imunodetecção da subunidade α e da atividade da enzima Na+,K+-ATPase no córtex cerebral de ratos. Os resultados revelaram que o treinamento físico protegeu contra o dano oxidativo induzido por FPI. Além disso, o treinamento físico foi efetivo contra a inibição da enzima Na+,K+-ATPase e a diminuição dos níveis da sua subunidade α após FPI. A correlação de Pearson revelou que a diminuição dos níveis catalíticos da subunidade α da enzima Na+,K+-ATPase se correlaciona com o aumento dos marcadores de estresse oxidativo. Além disso, a proteção exercida pela atividade física contra os radicais livres induzidos por FPI tem relação com a manutenção do imunoconteúdo da subunidade α. A partir destes achados, sugere-se que a efetiva proteção exercida pelo exercício físico no dano neuronal causado induzido pelo TCE se deva pela proteção de alvos específicos a ação de radicais livres, como a enzima Na+, K+-ATPase.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Traumatic brain injury (TBI) is a public health problem, and is considered a leading cause of death among children and young adults in industrialized countries. TBI can be defined as a mechanical external aggression to the brain, which may produce an altered state of consciousness leading the cognitive and / or motor impairment. In this context, the inflammatory process plays an important role in the development and exacerbation of secondary damage after TBI, mediating, through the release of cytokines, increased permeability of the blood brain barrier (BBB), edema formation and promoting the accumulation of leukocytes after TBI. Exercise provides protection on a variety of diseases and insults of the Central Nervous System (CNS). However, there are few studies showing the prophylactic effects of regular exercise on the damage caused by TBI. Therefore, the aim of this study was to investigate whether physical exercise protects against acute inflammatory response and motor impairment induced by TBI in rats. For this, the animals performed exercise for four weeks and then underwent the model of TBI by fluid percussion injury (FPI). Twenty-four hours after TBI the results showed that there was an impairment of motor function, followed by increased permeability of the BBB and brain inflammation characterized by increased levels of interleukin-1β (IL-1β ) of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and by decreasing levels of interleukin-10 (IL-10). Furthermore, increased myeloperoxidase (MPO) and inhibition of enzyme activity Na+,K+-ATPase after TBI suggests that the opening of the BBB, followed by infiltration of neutrophils and brain inflammation may contribute to failure of selected targets leading to damage side. The results also demonstrated that physical exercise protected against motor impairment, BBB permeability and also protect against an increase in brain levels of IL-1β and TNF-α and decrease levels of IL-10 induced by fluid percussion injury (FPI) . This exercise protocol also protected the increase of MPO activity and inhibition of Na+,K+-ATPase after TBI. This protection correlated with decreased MPO activity, suggesting that a change in cerebral inflammatory profile, caused by physical exercise, may be reducing the initial injury and limiting secondary damage after TBI. / O traumatismo cranioencefálico (TCE) constitui um problema de saúde pública, sendo considerada uma das principais causas de morte entre crianças e jovens adultos em países desenvolvidos. O TCE pode ser definido como uma agressão mecânica externa ao encéfalo, que pode produzir um estado alterado de consciência levando ao comprometimento das habilidades cognitivas e/ou motoras. Neste contexto, o processo inflamatório tem papel importante do desenvolvimento e na exacerbação do dano secundário após o TCE, mediando, através da liberação de citocinas, o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), a formação de edema e promovendo o aumento da migração de leucócitos após o TCE. Sabe-se que o exercício físico oferece proteção sobre varias doenças e insultos do Sistema Nervoso Central (SNC). No entanto, poucos são os estudos que mostram os efeitos profiláticos da prática regular de exercício físico diante dos danos decorrentes do TCE. Portanto, o objetivo desta dissertação foi verificar se o exercício físico protege da resposta inflamatória aguda e do comprometimento motor induzido pelo TCE em ratos. Para isso, os animais realizaram exercício físico durante quatro semanas e posteriormente foram submetidos ao TCE pelo modelo de lesão por percussão de fluido (LPF). Vinte e quatro horas após o TCE os resultados obtidos mostraram que houve um comprometimento da função motora, seguido do aumento na permeabilidade da BHE e da inflamação cerebral, caracterizada pelo elevação nos níveis de interleucina-1β (IL -1β) , do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e pela diminuição nos níveis de interleucina-10 (IL-10). Além disso, houve um o aumento na atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) e uma inibição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE sugerindo que a abertura da BHE, seguida pela infiltração de neutrófilos e inflamação cerebral podem contribuir para a falência dos alvos seletivos. Os resultados também demonstraram que o exercício físico prévio protegeu do comprometimento motor e do aumento na permeabilidade da BHE, bem como aumentou dos níveis de IL-10 e protegeu do aumento dos níveis cerebrais de IL-1β e TNF-α, indzidos pela lesão por percussão de fluido (LPF). Este protocolo de exercício também protegeu do aumento da atividade da MPO e da inibição da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE. Esta proteção correlacionada com a diminuição da atividade da MPO, sugere que uma modificação no perfil inflamatório cerebral, provocada pelo exercício físico, pode estar reduzindo a lesão inicial e limitando o dano secundária após o TCE.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3129.pdf: 1211425 bytes, checksum: fe662cd2f2192794e3ea63b146284d10 (MD5) Previous issue date: 2010-05-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to evaluate the effects of the water-soluble fraction of gasolina (WSFG) to the Neotropical fish Prochilodus lineatus. The WSFG was prepared by adding gasoline to water (1:4) this mixture was then exposed to intense sunlight for 6h, simulating a gasoline spill in tropical conditions. After that the upper insoluble phase was discharged and the WSFG was collected. Fish were exposed for 6, 24 and 96h to the WSFG diluted to 5% (EXP group) or only to water (control group or CTR). The following parameters were analyzed: biochemical (antioxidants and EROD) of gills and liver, hematologic, osmo-ionic, metabolic, endocrine (cortisol) besides the density and distribution of chloride cells (CC) and the activity of gills Na+/K+-ATPase (NKA). The increased in ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) and glutathione-S-transferase (GST) activity indicated phase I and II biotransformation of the compounds present in the WSFG in both organs. The activation of CYP1A in the gills pointed out the importance of this organ in the biotransformation of xenobiotics. The liver showed an increase in reduced glutathione (GSH) content at 24 and 96 h exposure to WSFG and the increase in the activity of catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) after 96 h exposure. The gills showed an activation of the antioxidant defenses with an increased CAT activity soon after 6h exposure and an increase in GSH content after 24h exposure. However, for both organs the antioxidants defense was not enough to prevent oxidative damage, as shown by the occurrence of lipid peroxidation in liver and gills after 6 and 96h of exposure, respectively. The WSFG also promoted hemolysis, as indicated by the changes in the hematological parameters analyzed and an increase in plasma K+. Fish showed a secondary stress response, noted by the occurrence of hyperglycemia in all the periods of exposure, despite no significant increase in plasma cortisol. The WSFG also lead to an increase in the density of CC, in the activity of NKA, in plasma concentrations of Na+ and in the osmolarity in fish exposed to WSFG for 24h. Taken together these results showed that the compounds present in the WSFG interfere on the functioning of vital organs such as liver and gills of Prochilodus lineatus. / O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos da fração solúvel da gasolina (FSG) em alguns parâmetros bioquímicos e fisiológicos do peixe neotropical Prochilodus lineatus. A FSG foi preparada misturando-se gasolina em água (1:4), essa mistura foi exposta à radiação solar intensa durante 6 h, simulando um derrame de gasolina em condições tropicais. Após, a FSG foi coletada e a fração insolúvel foi descartada. Os animais foram expostos por 6, 24 e 96 h à FSG diluída 5 % (grupo EXP) ou apenas à água (grupo controle ou CTR). Foram analisados parâmetros bioquímicos (antioxidantes e indução da CYP1A) em brânquia e fígado, hematológicos, osmo-iônicos, metabólicos, endócrino (cortisol) além da densidade e distribuição de células-cloreto (CC) e a atividade da enzima Na+/K+-ATPase (NKA) nas brânquias. O aumento na atividade da etoxiresorufina-O-desetilase (EROD) e da glutationa-S-transferase (GST) indicou a estimulação das vias de biotransformação de fase I e II dos compostos da FSG em ambos os órgãos. A ativação das enzimas de detoxificação nas brânquias ressaltou a importância deste órgão na biotransformação de xenobióticos. O fígado apresentou aumento na concentração de glutationa reduzida (GSH) após 24 h e 96 h de exposição à FSG e aumento na atividade catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) após 96 h de exposição. As brânquias mostraram uma ativação das vias antioxidantes com o aumento da CAT logo após 6 h de exposição, e da concentração de GSH após 24 h de exposição. No entanto, para ambos os órgãos estudados, a ativação das defesas antioxidantes não foi suficiente para impedir os danos oxidativo, como indicado pela ocorrência de peroxidação lipídica (LPO) no fígado e nas brânquias após 6 e 96 h de exposição, respectivamente. A FSG também provocou hemólise comprovada pela diminuição dos parâmetros hematológicos analisados, seguido pelo aumento do K+ plasmático. Os peixes mostraram uma resposta secundária de estresse visualizado pela ocorrência da hiperglicemia em todos os períodos de exposição, apesar da ausência de diferenças significativas na concentração plasmática do cortisol. A FSG também provocou aumento na densidade das CC, na atividade da NKA, nas concentrações plasmáticas do Na+ e osmolaridade nos animais expostos durante 24 h. Esses resultados em conjunto indicam que os compostos presentes na FSG afetaram de maneira significativa órgãos vitais como o fígado e as brânquias do Prochilodus lineatus.