Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T12:44:08Z No. of bitstreams: 2 Tese Henriqueta Dias Cardoso.pdf: 5265290 bytes, checksum: e2e8c3ba450de08f6e92ede26a203fc0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T12:44:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Henriqueta Dias Cardoso.pdf: 5265290 bytes, checksum: e2e8c3ba450de08f6e92ede26a203fc0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / FACEPE / Os ácidos graxos essenciais (AGEs) têm sido indicados como potenciais agentes preventivos e terapêuticos em uma grande variedade de doenças neurodegenerativas assim como indispensáveis para o desenvolvimento cerebral. O principal objetivo deste trabalho foi investigar os mecanismos relacionados com a perda de neurônios dopaminérgicos induzida pela deficiência crônica em AGEs previamente detectada na substância negra (SN) de ratos Wistar jovens (J), estendendo a análise também a animais adultos (A). Para isso, foram utilizadas dietas balanceadas e que diferiram apenas na fonte lipídica, sendo óleo de soja para os grupos controles (C) e óleo de coco para os grupos experimentais (E). As dietas foram fornecidas às mães a partir do acasalamento e mantidas por uma (F1) ou duas (F2) gerações. Marcadores de insulto oxidativo: lipoperoxidação (LP), atividade das enzimas superóxido dismutase total (SOD-t), catalase (CAT) na SN e corpo estriado (CE) foram avaliados em animais AF1 e em JF2 e AF2. Indicadores de neurodegeneração na SN e CE destes animais foram avaliados utilizando a técnica de marcação com o fluoróforo, Fluoro Jade C. Análise quantitativa do tamanho e nº de neurônios dopaminérgicos e da distribuição de células imunorreativas ao fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) foi realizada em animais AF2. Os níveis de nitrito, como indicador da produção de óxido nítrico na SN e CE, foram analisados em animais JF2 e AF2. A dieta experimental reduziu em ~28%, ~50% e ~60% os níveis de ácido docosahexaenóico (DHA) na SN dos grupos experimentais AF1, JF2 e AF2 respectivamente, comparado aos seus controles. Nos animais EAF1 um aumento em ~17% e ~45% na atividade da SOD-t foi observado na SN e CE comparado ao grupo controle, o evitou níveis danosos de lipoperoxidação. Por outro lado, um aumento nos níveis de lipoperoxidação (~34%) foi detectado na SN de animais EJF2, acompanhados de não reatividade da SOD-t e de uma redução em 4,8 vezes na atividade da CAT. Sinais de neurodegeneração foram evidenciados em neurônios dopaminérgicos e não dopaminérgicos da SN do grupo EJF2. No CE, o aumento da LP em ~39% foi acompanhado de redução em 3,8 vezes e 2,8 vezes da atividade da SOD-t e CAT, respectivamente, só foram observados nos animais do grupo EAF2. A dieta experimental não alterou os níveis de nitrito na SN, mas aumentou de forma significativa estes níveis no CE de animais jovens (30%) e adultos (1,8 vezes). A deficiência crônica em DHA até a idade adulta comprometeu o crescimento do corpo celular e aumentou a perda de neurônios dopaminérgicas na SN rostro-dorso-medial (~35%) afetando também aqueles localizados na região caudo-ventro-lateral deste núcleo. Uma redução de ~22% no número de células BDNF+ foi também observada na SN. Os resultados mostram que a restrição dietética em AGEs por duas gerações até a idade adulta é capaz de induzir lipoperoxidação na SN e CE devido a comprometimento na atividade das enzimas anti-oxidantes, perda de células BDNF+ na SN e aumentados níveis de óxido nítrico no CE. Tidos em conjunto, tais mecanismos podem estar atuando de forma sinérgica na degeneração de neurônios dopaminérgicos induzida pela deficiência em DHA.

INTRODUÇÃO: A presença e extensão da perda neuronal no encéfalo dos idosos ainda é controversa. A substância negra (SN) é uma região localizada no mesencéfalo e caracterizada macroscopicamente pela coloração escura, devido à presença neuromelanina. O envelhecimento da SN ainda é um mistério, mas existem grandes quantidades de estudos relativos às modificações sofridas por essa região com o passar dos anos. Alguns estudos detectaram perda neuronal na SN durante o envelhecimento, enquanto outros afirmam que não há alteração significativa durante esse processo. OBJETIVO: Caracterizar as alterações que ocorrem na SN durante o envelhecimento humano, em indivíduos sem sintomas da doença de Parkinson, do ponto de vista citoarquitetônico em 3D. CASUÍSTICA E METODOLOGIA:O presente projeto faz parte do Projeto Envelhecimento Cerebral (PEC) do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral (GEEC) da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP). Foram utilizados 18 casos, classificados em quatro faixas etárias. Quinze casos foram analisados estereológicamente e recontruídos tridimensionalmente. Para estes, foram determinados número de neurônios, volume da SN e densidade neuronal e submetidos à testes estatísticos não paramétricos. Três casos foram imunocorados com quatro diferentes anticorpos: anti tirosina-hidroxilase (TH), anti proteína tau hiperfosforilada, anti proteína alfa-sinucleína e anti calbindina D28k (Calb) e analisados qualitativamente. RESULTADOS: As lâminas imunocoradas com anticorpo anti -sinucleína e anti-tau, foram negativas. As lâminas imunocoradas com anticorpo anti- TH e anti-Calb D28k foram positivas. Dos quinze casos analisados estereologicamente, Para o número de neurônios, encontrou-se: mediana de 504.575 células, valor mínimo de 348.662 células e valor máximo de 672.172 células. Para o volume, encontrou-se mediana de 190,8mm3; valor mínimo de 134,1 mm3 e valor máximo de 267,3mm3. Para a densidade total média, encontrou-se a mediana de 2.517,4 cel/mm3, valor mínimo de 1.603,1 cel/mm3 e valor máximo de 5.015,7 cel/mm3. Realizou-se o teste de correlação de Spearman para as três variáveis neuronais, correlacionando hemisfério direito e esquerdo, encontrou-se uma correlação moderada para número de neurônios e volume, e correlação forte para densidade. Com o mesmo teste, realizou-se análise das variáveis neuronais em função da idade, e não houve alteração estatisticamente significativa. Apenas uma tendência à diminuição no volume total da SN em relação à idade. Também verificou-se a relação entre as variáveis neuronais, por gênero em função da idade e não houve alteração estatisticamente significativa. Nas reconstruções tridimensionais, verificou-se uma grande variabilidade interpessoal entre as 15 SN reconstruídas. DISCUSSÃO: Diversos estudos estereológicos foram feitos, mas poucos deles com análise estereológica sem viés e a maior parte deles demonstra diminuição no número de neurônios, discordando dos achados atuais. A reconstrução tridimensional também não descreve alterações decorrentes do envelhecimento, mas aparentemente modificações interpessoais. CONCLUSÃO: As características da substância negra se mantém ao longo dos anos, porém, ainda devem ser muito mais estudadas / INTRODUTION: Some aspects about maco and micro braischanges are suffering modifications along the years. The presence and extension of neuronal lost in elderly still a big and polemic issue. The SUBSTANTIA NIGRA (SN) is located at the midbrain and characterized by the dark color due to the pigmented neurons, which contain neuromelanin. The SNs aging is still a mystery, nevertheless, there are great researches related to these changes suffered in this region by the years. Some of the researches noticed that neuronal lost in SN during the aging, while others claim that there are no significant modifications through this process.OBJECTIVE: Describing SN changes during the human aging in individuals with no Parkinsons disease symptoms, from the 3D cytoarchitectonic point of view. METHODS: This project is part of the Brain Aging Project of Brain Aging Study Group, in University of São Paulo Medical School. Eighteen cases had been analyzed and classified into four ages groups. Fifteen cases had been analyzed with stereological methos and 3D reconstructed. During the stereological analysis, were determinate the neuronal number, SN volume, neuronal density and submitted to nonparametric statistics test. Three cases had been immunostained with 4 different antibodies anti tyrosine-hydroxylase (TH), anti hyperphosphorylated tau (anti-tau), anti alfa-synuclein (alpha-syn) e anti calbindin D28k (Calb) and qualitatively analyzed. RESULTS: The immunostained slices with the anti alpha-syn and anti-tau antibodies were negative. The immunostained slices with anti TH and anti calb D28K antibodies were positive. From the 15 cases estereologically analyzed, 53,3% were female and 46,7% male. Had been analyzed neuron numbers, SN volume and neuronal density. For the neural numbers were found median of 504.575 cells, minimum value of 348.662 cells and maximum value of 672.172 cells. For the volume were found median of 190,8mm³; minimum value of 134,1mm³ and maximum value of 267,3mm³. For the total density, was found median of de 2.517,4 cel/mm³, minimum value of 1603,1 cel/mm³ , maximum value of 5015,7 cel/mm³. The Spearmans correlation test had been done to the three neuronal variable correlating the right and left hemispheres and was a moderated correlation between neuron numbers and neuron volume and strong correlation to density. Using the same test, the rate neuron by the age analysis had been concluded and there was no significant change.There was noticed just one trend to the reduction in the SN total volume related to aging. It was also checked the relation between the neurons variety by gender considering aging and there was no significant changes. In the 3D reconstruction, was possible to notice a great interpersonal variability between the 15 SN rebuilt. DISCUSSION: Many stereological researches had been done, however, a few of them used the unbiased stereological analysis and most of them show a reduction in the neuron number, disagreeing from the current conclusions. The 3D reconstruction also dont describe changes as aging result, but apparently interpersonal changes. CONCLUSION: The Substantia Nigra maintain the same characteristics along the years, however, it must be much more explored

The aim of the current study was divided into two separate goals, (i) optimization of a number of PCR-based protocols employed for genotyping transgenic mouse lines and (ii) evaluating a protocol for co-detection of mRNA and its correlated protein in the mouse midbrain. The optimization was performed on PCR protocols for genotyping the following transgenic mouse lines; Dat-Cre, Vglut2-Lox, Vglut2-Cre and Vmat2-Lox. Also, two different polymerases were evaluated parallel to each other – KAPA and Maxima Hot Start. One of the main findings from the PCR optimizations were that for the Vglut2-Lox protocol. By decreasing the annealing temp and increasing the MgCl2 the bands appeared brighter.  For the second part of the project, in-situ hybridization (ISH) was used to detect the mRNA expression with a `non-radioactive in situ hybridization´ protocol, using digoxigenin or fluorescein labelled riboprobes (mRNA probes). To detect the correlated protein a basic immunohistochemistry (IHC) protocol with the use of primary and secondary antibodies was implemented. The combined protocol was tested with Nd6 and Grp markers. Before testing to combined the protocols the ISH protocol was performed alone with riboprobes for Girk2, Lpl and Fst. The combined protocol detected mRNA and protein for both the control marker Th and the Nd6 marker. In conclusions, the optimized PCR protocols were optimal when used with the Maxima Hot Start polymerase and the new combined ISH and IHC protocol worked for markers Th and Nd6.

The pesticide/neurotoxin, rotenone, has been shown to cause systemic inhibition of mitochondrial complex I activity, with consequent degeneration of the nigrostriatal pathway, as observed in Parkinson’s disease. A novel intrastriatal rotenone model of Parkinson’s disease was used to examine the neuroprotective effects of valproic acid (VPA) and melatonin, both of which are known to induce neurotrophic gene expression in the central nervous system via mechanisms which may involve epigenetic modulation. In these studies, sham or lesioned rats were treated with either vehicle, VPA (4mg/mL), or melatonin (4µg/mL) in drinking water. Results from a forelimb asymmetry test indicated a significant decrease in use of the contralateral forelimb in rotenone-infused animals, in the third week post-surgery, which was abolished by VPA treatment. Apomorphine administration resulted in significantly higher ipsilateral rotation in rotenone-lesioned (12µg) animals, as compared to controls, which was attenuated by melatonin treatment. Subsequent immunohistochemical examination revealed a decrease in tyrosine hydroxylase immunoreactivity within the striatum and substantia nigra of rotenone-infused animals. VPA or melatonin treatment prevented this decrease in tyrosine hydroxylase in the striatum and substantia nigra. Stereological cell counting indicated a significant decrease in dopamine neurons within the substantia nigra of rotenone-treated animals. Importantly, this loss of dopamine neurons in rotenone-infused animals was blocked by chronic VPA or melatonin treatment. A third study explored whether rotenone infusion into the medial forebrain bundle and substantia nigra in mice could provide a model of Parkinson's disease. Densitometric analysis revealed a significant depletion of tyrosine hydroxylase immunofluorescence within the ipsilateral striatum and substantia nigra of lesioned animals, and a significant bilateral overexpression of α-synuclein in the substantia nigra, as compared to control animals. These novel findings support the use of intracranial rotenone as a Parkinsonian model, and provide a solid platform for future combinatorial therapeutic approaches with VPA and melatonin. / Dissertation / Doctor of Philosophy (PhD)

Previous studies have shown that persons with Parkinson’s disease (pwPD) share specific deficits in learning new sequential movements, but the neural substrates of this impairment remain unclear. In addition, the degree to which striatal dopaminergic denervation in PD affects the cortico-striato-thalamo-cerebellar motor learning network remains unknown. We aimed to answer these questions using fMRI in 16 pwPD and 16 healthy age-matched control subjects while they performed an implicit motor sequence learning task. While learning was absent in both pwPD and controls assessed with reaction time differences between sequential and random trials, larger error-rates during the latter suggest that at least some of the complex sequence was encoded. Moreover, we found that while healthy controls could improve general task performance indexed by decreased reaction times across both sequence and random blocks, pwPD could not, suggesting disease-specific deficits in learning of stimulus-response associations. Using fMRI, we found that this effect in pwPD was correlated with decreased activity in the hippocampus over time. Importantly, activity in the substantia nigra (SN) and adjacent bilateral midbrain was specifically increased during sequence learning in pwPD compared to healthy controls, and significantly correlated with sequence-specific learning deficits. As increased SN activity was also associated (on trend) with higher doses of dopaminergic medication as well as disease duration, the results suggest that learning deficits in PD are associated with disease progression, indexing an increased drive to recruit dopaminergic neurons in the SN, however, unsuccessfully. Finally, there were no differences between pwPD and controls in task modulation of the cortico-striato-thalamo-cerebellar network. However, a restricted nigral-striatal model showed that negative modulation of SN to putamen connection was larger in pwPD compared to controls during random trials, while no differences between the groups were found during sequence learning. We speculate that learning-specific SN recruitment leads to a relative increase in SN- > putamen connectivity, which returns to a pathological reduced state when no learning takes place

O Colículo Superior (SC) é conhecido por apresentar diversas funções que modulam a caça predatória. Neste estudo, investigamos as funções do SC em ratos expostos a caça de insetos. Primeiramente, verificamos que o comportamento predatório induz uma distinta ativação da porção lateral do SC (SCl). Para entender as potenciais funções dessa região colicular, foi analisado o comportamento predatório antes e após lesões bilaterais iontoforéticas por NMDA do SCl. Animais com SCl lesados ficaram menos motivados a perseguirem as baratas, falharam para se orientarem na direção do movimento das presas e quando tentaram capturar as presas, eles apresentaram sérios déficits para capturá-las e segurá-las eficientemente. Por outro lado, animais com lesões da porção medial do SC (SCm) apresentaram apenas um aumento da latência para iniciar a caça, enquanto os outros parâmetros não diferiram significantemente dos animais intactos. Posteriormente, examinamos as conexões eferentes do SCl e do SCm usando como traçador anterógrado a leucoaglutinina do Phaseolus vulgaris. Notamos projeções densas do SCl para a região rostral da coluna lateral da matéria cinzenta periaquedutal (PAGl), um setor criticamente envolvido no controle dos aspectos motivacionais relacionados aos comportamentos de caça predatória e forrageamento. Além disso, o SCl se projeta densamente para o tálamo dorsal, especificamente para os núcleos ventral lateral, central medial e paracentral do tálamo, os quais sabemos que se projetam para setores estriatais ou para áreas motoras corticais, que provavelmente estão envolvidas no ajuste da ação motora durante a captura das presas. O SCm, por sua vez, aferenta densamente a coluna dorsolateral da PAG, núcleo cuneiforme, e núcleos reticulares mesencefálico e pontino, que são setores envolvidos na elaboração de respostas defensivas, além disso, o SCm se projeta esparsamente para os núcleos posterior lateral e suprageniculado do complexo geniculado medial / The superior colliculus is classically known to present a number of functions that fit hunting behavior. In the present study, we investigate the potential roles of the superior colliculus in rats displaying insect hunting. First, we have found that predatory hunting induces a distinct activation of the lateral region of the intermediate layer of the superior colliculus (SCl). To understand the potential roles of this collicular region, we analyzed the hunting performance before and after iontophoretic NMDA lesions bilaterally placed into the SCl. Animals with SCl lesions were clearly less motivated to pursue the roaches, failed to orient themselves toward the moving prey, and whenever the SCl-lesioned rats tried to catch the roaches, they presented serious deficits to capture and hold them efficiently. Next, we examined the SCl efferents connections using Phaseolus vulgaris leucoagglutinin as an anterograde tracer. Of particular relevance, we noted that the SCl projects to the rostral lateral periaqueductal gray, a site critically involved in controlling motivational drive to chase prey and forage. In addition, the SCl also present particularly strong projections to the dorsal thalamus, aimed at the ventral lateral, ventral medial, central medial and paracentral nuclei of thalamus, all of which known to project either to striatal sites or to cortical motor areas, likely to be involved in adjusting the motor action during prey capture. Therefore, the SCl, which seems to present cells responding to prey displacement in the temporal field, presents important arms to the periaqueductal gray and dorsal thalamic sites, influencing, respectively, the motivational drive and the motor skills to hunt

INTRODUÇÃO: O diagnóstico da doença de Parkinson (DP) pode ser um desafio, principalmente nas fases precoces da doença. O diagnóstico acurado desta condição requer mais que a avaliação clínica isolada. A Tomografia computadorizada do crânio de fóton único (SPECT) e a ultrassonografia transcraniana (USTC) podem ser úteis na diferenciação entre a DP e as síndromes parkinsonianas atípicas ou entre a DP e o tremor essencial. O presente estudo objetivou investigar a acurácia da USTC combinada com o teste de olfação Sniffin\' Sticks (SST-16) para diferenciar pacientes com DP de controles saudáveis e comparar com a acurácia do SPECT com 99mTc- TRODAT-1 (TRODAT). MÉTODOS: Trata-se de um estudo transversal que incluiu pacientes com DP segundo critérios do United Kingdom Parkinson\'s disease Society e um grupo controle de indivíduos saudáveis pareados para idade e gênero. Os pacientes foram examinados por um especialista em distúrbios do movimento e submetidos a SPECT encefálico com TRODAT, USTC e SST-16. Curvas Receiver Operating Characteristic (ROC) foram obtidas para definir os pontos de corte dos métodos avaliados para detecção de DP. RESULTADOS: Vinte indivíduos com DP (13 homens e 7 mulheres) e 9 participantes saudáveis foram admitidos no estudo. A idade mediana de início dos sintomas foi de 56,5 anos e a mediana do tempo de duração da doença foi de 5 anos. Maior área de ecogênica da substância negra (SN) foi observada no grupo com DP (p=0,013). Área ecogênica da SN de 0,22 cm2 foi definida pela curva ROC para detecção de DP, com acurácia de 79%. O ponto de corte do potencial de ligação do TRODAT no striatum foi 0,90, com acurácia de 99% para o diagnóstico de DP. Escore do SST-16 maior ou igual a 10 pontos foi o ponto de corte para detecção de DP, com acurácia de 85,8%. A combinação da USTC com teste da olfação levou à acurácia de 95% para detecção de DP. CONCLUSÃO: A combinação da USTC com SST-16 eleva a capacidade de ! detecção da DP. A acurácia da USTC combinada ao SST-16 para identificar pacientes com DP idiopática aproximou-se da acurácia do SPECT com TRODAT / INTRODUCTION: Diagnosing Parkinson\'s disease (PD) can be challenging, especially in the early stages of the disease. An accurate diagnosis requires more than clinical findings alone. Brain single-photon emission computed tomography (SPECT) and transcranial sonography (TCS) are helpful for diagnosing PD and differentiating it from atypical parkinsonian syndromes as well as essential tremor. This study aimed to investigate the accuracy of TCS combined with the Sniffin\' sticks olfactory test (SST-16) for differentiation between idiopathic PD patients and healthy controls compared to that of 99mTc-TRODAT-1 SPECT (TRODAT). METHODS: A cross-sectional study included PD patients diagnosed in accordance with United Kingdom PD Society Brain Bank criteria and a control group of age and sex-matched healthy subjects. All patients were examined by a movement disorder specialist and underwent brain SPECT using TRODAT, TCS examination and SST-16 test. Receiver Operating Characteristic (ROC) curves were used to calculate cut-off points for TCS, Striatal TRODAT binding potentials and SST-16. The area under the ROC curve determined the accuracy of the method. RESULTS: Twenty patients with PD (13 males and 7 females) and nine healthy subjects were included. Median age of PD onset was 56.5 years with median disease duration of 5 years. A larger substantia nigra (SN) echogenic area was observed in the PD group (p=0.013). SN echogenic area cut-off point of 0.22 cm2 was obtained from a ROC curve for PD diagnosis. Considering this cut-off point, TCS accuracy was estimated at 79.2% for PD diagnosis. The cut-off value of 0.90 for striatal TRODAT binding was associated with 99% accuracy for the diagnosis of PD. SST-16 values equal or greater than 10 points showed a 85.8% accuracy for PD diagnosis. Combination of both SST-16 and TCS improved the accuracy to 95% for PD diagnosis. CONCLUSION: Combined assessment of SST-16 and TCS are reliable and highly accurate for distinguishing PD patients from healthy controls. The accuracy of TCS combined with SST-16 for differentiation between idiopathic PD patients and healthy controls is similar to that of SPECT TRODAT

INTRODUÇÃO: A doença de Parkinson é causada pela perda significativa de neurônios dopaminérgicos na substância nigra e perda celular no locus cerúleo, com perda do neurotransmissor dopamina e continuada deposição de inclusões proteicas nos tecidos cerebrais. A doença tem progressão caudo-rostral, iniciando-se no núcleo dorsal do nervo vago e, em grau menor, nos sistema olfativo, com evolução para o mesencéfalo e posteriormente para o prosencéfalo e neocórtex. Cerca de 90% dos casos são idiopáticos e o principal fator de risco é o envelhecimento. Para se compreender a interação genoma-ambiente e o mecanismo molecular nessa doença têm sido conduzidas investigações dos perfis de expressão gênica global em diversos tecidos-alvo. Essa abordagem de genômica funcional utiliza a tecnologia de DNA microarrays para estudo da expressão gênica e ferramentas de bioinformática para análise dos dados gerados. Neste trabalho foi feita uma análise das redes de interação transcricional em tecidos-alvo da doença de Parkinson utilizando-se amostras post mortem de tecidos cerebrais obtidas de pacientes e controles livres da doença. MÉTODOS: Estudo comparativo das redes de interação transcricional no núcleo dorsal do nervo vago, locus cerúleo e substância nigra entre pacientes com doença de Parkinson idiopática nos estágios Braak 4-5 e controles livres da doença utilizando material de necropsia. Foram utilizados DNA microarrays Agilent de 44 K e a análise estatística comparativa de dos transcritos válidos (TMEV) foi feita no vetor paciente X controle para cada região anatômica sob estudo. Para a análise das redes de interação transcricional dos grupos de pacientes e controles em cada região anatômica utilizou-se o software FunNet e as anotações genômicas do Gene Ontology Consortium. RESULTADOS: Os genes com maior número de ligações gene-gene em cada rede transcricional, ou hubs, foram identificados e correlacionados com sua função biológica e possível papel na doença de Parkinson. A análise comparativa entre o perfil de hubs (número de ligações, posição na rede) em cada região anatômica para pacientes e controles revelou que: i) no núcleo dorsal do nervo vago os hubs principais nas redes de controles e pacientes estão relacionados a funções de manutenção da homeostase cerebral e organização neuronal, ii) no locus cerúleo os hubs principais dos controles são genes ligados à manutenção das funções cerebrais, mobilização de células progenitoras (pericitos) e controle de vias inflamatórias, enquanto que na rede de pacientes esses hubs estão ligados aos processos de endo e exocitose, desenvolvimento neuronal e controle do estresse oxidativo e degradação de proteínas; iii) finalmente, na substância nigra os principais hubs da rede de controles estão envolvidos na proteção contra estresse oxidativo e proteínas não dobradas e na manutenção do sistema dopaminérgico mesodiencefálico, enquanto que na rede de pacientes predominam hubs ligados a processos epigenéticos de envelhecimento mitocondrial, transporte vesicular, neurogênese, inflamação e morte neuronal. CONCLUSÕES: Os resultados da análise de redes de interação transcricional de pacientes e controles em diferentes regiões anatômicas são compatíveis com o modelo de progressão caudo-rostral da doença de Parkinson e apontam para mecanismos compensatórios no núcleo dorsal do nervo vago e locus cerúleo / INTRODUCTION: Parkinson\'s disease is caused by a substantial loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and cell loss in locus coeruleus, concomitant loss of dopamine neurotransmitter and continuing deposition of protein within the brain as intracellular inclusions. The disease has a caudal-rostral progression, beginning in the dorsal nucleus of vagus nerve and, in a less extent, in the olfactory system, progressing to the midbrain and finally to the basal forebrain and the neocortex. About 90% of the cases are idiopathic and the main risk factor is ageing. In order to have a better understanding of the genome-environment interactions and of the molecular mechanisms involved in this disease, the investigation of global gene expression in different target tissues has been conducted. This functional genomic approach is based on DNA microarray technology and on the use of bioinformatics for analyzing the data. In the present work an analysis of transcriptional interaction networks in Parkinson\'s disease target tissues was conducted in post mortem cerebral tissue samples obtained from patients and disease-free controls. METHODS: Comparative study of transcriptional interaction networks in the dorsal nucleus of vagus nerve, locus coeruleus, and substantia nigra of idiopathic Parkinson\'s disease patients in Braak stages 4-5 and disease-free controls using post mortem tissue samples. Agilent 44 K DNA microarrays were used and the statistical comparative analysis of valid transcripts was accomplished (TMEV) in the vector patient X control for each anatomic region under study. In order to analyze the transcriptional interaction networks for patient and control groups in each anatomic region the FunNet software and the Gene Ontology genomic annotations were used. RESULTS: The genes with high number of gene-gene connections in each transcriptional network, or hubs, were identified and related to their biological function and putative role in Parkinson\'s disease. The comparative analysis between hub profiles (number of connections, position in the network) in each anatomic region for patients and controls revealed that: i) in the dorsal nucleus of vagus nerve the main hubs in patient and control networks are related to the maintenance of brain homeostasis and to neuronal organization; ii) in the locus coeruleus the main hubs of control network are related to the maintenance of brain functions, mobilization of progenitor cells (pericytes) and control of inflammatory pathways, whereas in the patient network the main hubs are linked to exo and endocytosis processes, neuronal development and control of oxidative stress and protein degradation; iii) finally, in the substantia nigra the main hubs in the control network are related to protection against oxidative stress and unfolded/misfolded proteins and in the maintenance of the midbrain dopaminergic system, whereas in the patient network the main hubs are related to epigenetic processes of mitochondrial ageing, vesicular transport, neurogenesis and inflammation and neuronal death. DISCUSSION: The results of transcriptional interaction networks analyses performed for patient and control groups in different anatomic regions are compatible with the caudal-rostral model of Parkinson\'s disease progression and point out to compensatory mechanisms acting in vagus nerve and locus coeruleus

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A hipóxia isquemia (HI) pré-natal é uma das principais causas de mortalidade e doenças neurológicas crônicas em neonatos, que podem apresentar déficits remanentes como: retardamento, paralisia cerebral, dificuldade de aprendizado ou epilepsia. Estes prejuízos, provavelmente, estão relacionados com o atraso no desenvolvimento neural, astrogliose e com a perda de neurônios e oligodendrócitos. Déficits funcionais e cognitivos estão associados à degeneração de vias dopaminérgicas e de estruturas hipocampais. A enzima tirosina hidroxilase (TH) é a enzima limitante na síntese de dopamina e seus níveis são alterados em eventos de HI. O óxido nítrico (NO) é um gás difusível que atua modulando diferentes sistemas, participando de eventos como plasticidade sináptica e neuromodulação no sistema nervoso central e é produzido em grandes quantidades em eventos de injúria e inflamação, como é o caso da HI. O presente estudo teve por objetivos avaliar, utilizando o modelo criado por Robinson e colaboradores em 2005, os efeitos da HI sobre o comportamento motor e avaliar o desenvolvimento de estruturas encefálicas relacionadas a este comportamento como a substância negra (SN) e o complexo hipocampal. A HI foi induzida a partir do clampeamento das artérias uterinas da rata grávida, por 45 minutos no décimo oitavo dia de gestação (grupo HI). Em um grupo de fêmeas a cirurgia foi realizada, mas não houve clampeamento das artérias (grupo SHAM). A avaliação do comportamento motor foi realizada com os testes ROTAROD e de campo aberto em animais de 45 dias. Os encéfalos foram processados histologicamente nas idades de P9, P16, P23 e P90, sendo então realizada imunohistoquímica para TH e histoquímica para NADPH diaforase (NADPH-d), para avaliação do NO. Nossos resultados demonstraram redução da imunorreatividade para a TH em corpos celulares na SN aos 16 dias no grupo HI e aumento na imunorreatividade das fibras na parte reticulada aos 23 dias, com a presença de corpos celulares imunorreativos nesta região no grupo HI. Demonstramos também aumento do número de células marcadas para NADPH-d no giro dentado nos animais HI, nas idades analisadas, assim como aumento na intensidade de reação no corno de Ammon (CA1 e CA3) aos 9 dias no grupo HI, e posterior redução nesta marcação aos 23 e 90dias neste mesmo grupo. Nos testes comportamentais, observamos diminuição da atividade motora no grupo HI com uma melhora do desempenho ao longo dos testes no ROTAROD, sem entretanto atingir o mesmo nível do grupo SHAM. Os animais HI não apresentaram maior nível de ansiedade em relação ao grupo SHAM, descartando a hipótese das alterações observadas nos testes de motricidade estarem relacionadas a fatores ansiogênicos. O modelo de clampeamento das artérias uterinas da fêmea se mostrou uma ferramenta importante no estudo das alterações decorrentes do evento de HI pré-natal, por produzir diversos resultados que são similares aos ocorridos em neonatos que passam por este evento. / Perinatal hypoxia-ischemia (HI) is one of the major causes of mortality and chronic neurological diseases in newborns that can show permanent effects such as mental retardation, cerebral palsy, learning difficulty and epilepsy. It is probable that these impairs may be related to a delay in the neural development, astrogliosis and to the death of neurons and oligodendrocytes. Cognitive and functional deficits are related to degeneration of dopaminergic pathways and hippocampus. The enzyme tyrosine hydroxylase (TH) is a limiting step in the dopamine synthesis and its levels are impaired in HI insults. Nitric oxide (NO) is a diffusible gas that acts by modulating different systems and participates in several phenomena such as synaptic plasticity and neuromodulation in the central nervous system and is produced in higher levels in events of injury and inflamation as in the case of HI. This study aimed to evaluate the effects of HI on the motor behavior and to evaluate the development of brain structures related to this behavior as the substantia nigra (SN) and the hippocampal complex, using the model developed by Robinson and colleagues in 2005. HI was induced by clamping the uterine arteries of pregnant rats, for 45 minutes, on the eighteenth day of gestation (group HI). In a group of females, the surgery was performed, but no clamping of the arteries (group SHAM) was made. Assessment of motor behavior was performed with the ROTAROD test and open field test in animals of 45 days (P45) of age. The brains were processed histologically at ages P9, P16, P23 and P90, and then submitted to immunohistochemistry for TH and NADPH diaphorase (NADPH-d) histochemistry for evaluation of NOS. Our results demonstrated an apparent decrease in TH immunoreactivity in cell bodies in the SN at P16 in the HI group and an increase in immunoreactivity of the fibers in the SN pars reticulata at P23 with the presence of TH immunoreactive cell bodies at this same region in the HI group. We also showed an increase in the number of NADPH-d stained cells in the dentate gyrus in the HI group, at all ages, as also an increase in the intensity of staining in the Ammons horn (CA1 and CA3) at P9 in the HI group and, after that, a decrease in this staining at P23 and P90 in this same group. In the behavioral tests we observed a decrease in the motor activity in the HI group with a partial recovery all over the several sessions in the ROTAROD test, however this group did not reach the same performance as the SHAM group. HI animals did not show a higher level of anxiety when compared to SHAM animals, ruling out the hypothesis that anxiogenic factors may be impairing the results in the motor behavior tests. Our results showed that the model of uterine arteries clamping could be an important tool in the study of the effects of perinatal HI, by producing several consequences that are very similar to the effects observed in newborn children who suffered an HI event.

INTRODUÇÃO: A doença de Parkinson é causada pela perda significativa de neurônios dopaminérgicos na substância nigra e perda celular no locus cerúleo, com perda do neurotransmissor dopamina e continuada deposição de inclusões proteicas nos tecidos cerebrais. A doença tem progressão caudo-rostral, iniciando-se no núcleo dorsal do nervo vago e, em grau menor, nos sistema olfativo, com evolução para o mesencéfalo e posteriormente para o prosencéfalo e neocórtex. Cerca de 90% dos casos são idiopáticos e o principal fator de risco é o envelhecimento. Para se compreender a interação genoma-ambiente e o mecanismo molecular nessa doença têm sido conduzidas investigações dos perfis de expressão gênica global em diversos tecidos-alvo. Essa abordagem de genômica funcional utiliza a tecnologia de DNA microarrays para estudo da expressão gênica e ferramentas de bioinformática para análise dos dados gerados. Neste trabalho foi feita uma análise das redes de interação transcricional em tecidos-alvo da doença de Parkinson utilizando-se amostras post mortem de tecidos cerebrais obtidas de pacientes e controles livres da doença. MÉTODOS: Estudo comparativo das redes de interação transcricional no núcleo dorsal do nervo vago, locus cerúleo e substância nigra entre pacientes com doença de Parkinson idiopática nos estágios Braak 4-5 e controles livres da doença utilizando material de necropsia. Foram utilizados DNA microarrays Agilent de 44 K e a análise estatística comparativa de dos transcritos válidos (TMEV) foi feita no vetor paciente X controle para cada região anatômica sob estudo. Para a análise das redes de interação transcricional dos grupos de pacientes e controles em cada região anatômica utilizou-se o software FunNet e as anotações genômicas do Gene Ontology Consortium. RESULTADOS: Os genes com maior número de ligações gene-gene em cada rede transcricional, ou hubs, foram identificados e correlacionados com sua função biológica e possível papel na doença de Parkinson. A análise comparativa entre o perfil de hubs (número de ligações, posição na rede) em cada região anatômica para pacientes e controles revelou que: i) no núcleo dorsal do nervo vago os hubs principais nas redes de controles e pacientes estão relacionados a funções de manutenção da homeostase cerebral e organização neuronal, ii) no locus cerúleo os hubs principais dos controles são genes ligados à manutenção das funções cerebrais, mobilização de células progenitoras (pericitos) e controle de vias inflamatórias, enquanto que na rede de pacientes esses hubs estão ligados aos processos de endo e exocitose, desenvolvimento neuronal e controle do estresse oxidativo e degradação de proteínas; iii) finalmente, na substância nigra os principais hubs da rede de controles estão envolvidos na proteção contra estresse oxidativo e proteínas não dobradas e na manutenção do sistema dopaminérgico mesodiencefálico, enquanto que na rede de pacientes predominam hubs ligados a processos epigenéticos de envelhecimento mitocondrial, transporte vesicular, neurogênese, inflamação e morte neuronal. CONCLUSÕES: Os resultados da análise de redes de interação transcricional de pacientes e controles em diferentes regiões anatômicas são compatíveis com o modelo de progressão caudo-rostral da doença de Parkinson e apontam para mecanismos compensatórios no núcleo dorsal do nervo vago e locus cerúleo / INTRODUCTION: Parkinson\'s disease is caused by a substantial loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and cell loss in locus coeruleus, concomitant loss of dopamine neurotransmitter and continuing deposition of protein within the brain as intracellular inclusions. The disease has a caudal-rostral progression, beginning in the dorsal nucleus of vagus nerve and, in a less extent, in the olfactory system, progressing to the midbrain and finally to the basal forebrain and the neocortex. About 90% of the cases are idiopathic and the main risk factor is ageing. In order to have a better understanding of the genome-environment interactions and of the molecular mechanisms involved in this disease, the investigation of global gene expression in different target tissues has been conducted. This functional genomic approach is based on DNA microarray technology and on the use of bioinformatics for analyzing the data. In the present work an analysis of transcriptional interaction networks in Parkinson\'s disease target tissues was conducted in post mortem cerebral tissue samples obtained from patients and disease-free controls. METHODS: Comparative study of transcriptional interaction networks in the dorsal nucleus of vagus nerve, locus coeruleus, and substantia nigra of idiopathic Parkinson\'s disease patients in Braak stages 4-5 and disease-free controls using post mortem tissue samples. Agilent 44 K DNA microarrays were used and the statistical comparative analysis of valid transcripts was accomplished (TMEV) in the vector patient X control for each anatomic region under study. In order to analyze the transcriptional interaction networks for patient and control groups in each anatomic region the FunNet software and the Gene Ontology genomic annotations were used. RESULTS: The genes with high number of gene-gene connections in each transcriptional network, or hubs, were identified and related to their biological function and putative role in Parkinson\'s disease. The comparative analysis between hub profiles (number of connections, position in the network) in each anatomic region for patients and controls revealed that: i) in the dorsal nucleus of vagus nerve the main hubs in patient and control networks are related to the maintenance of brain homeostasis and to neuronal organization; ii) in the locus coeruleus the main hubs of control network are related to the maintenance of brain functions, mobilization of progenitor cells (pericytes) and control of inflammatory pathways, whereas in the patient network the main hubs are linked to exo and endocytosis processes, neuronal development and control of oxidative stress and protein degradation; iii) finally, in the substantia nigra the main hubs in the control network are related to protection against oxidative stress and unfolded/misfolded proteins and in the maintenance of the midbrain dopaminergic system, whereas in the patient network the main hubs are related to epigenetic processes of mitochondrial ageing, vesicular transport, neurogenesis and inflammation and neuronal death. DISCUSSION: The results of transcriptional interaction networks analyses performed for patient and control groups in different anatomic regions are compatible with the caudal-rostral model of Parkinson\'s disease progression and point out to compensatory mechanisms acting in vagus nerve and locus coeruleus