Introdução: Diversas evidências apontam para um papel da disfunção mitocondrial no Transtorno de Humor Bipolar (THB), mas pouco se sabe sobre isso no THB de início recente. Na mitocôndria a atividade da cadeia transportadora de elétrons (CTE) atua juntamente com o ciclo do ácido cítrico na produção de energia, mas não está claro se estão alteradas no THB. O DNA mitocondrial (DNAmt) codifica diversas proteínas da CTE e está associado ao estresse oxidativo, mas nunca foi avaliado em pacientes no THB in vivo. O estresse oxidativo está associado ao THB e à disfunção mitocondrial, mas não se sabe muito das atividades das enzimas antioxidantes no THB de início recente. O óxido nítrico (NO) é uma molécula com efeitos neuromoduladores, mas com um papel no THB ainda não elucidado. O lítio é um tratamento padrão-ouro no THB, tendo mostrado efeitos neuroprotetores. Apesar disso, pouco se conhece do efeito do lítio na CTE, nas enzimas do ciclo do ácido cítrico, no conteúdo de DNAmt e na regulação de NO em humanos. Também não está claro o papel antioxidante do lítio no THB. Metódos: Pacientes com THB em depressão (n=31), não medicados em sua maioria (84%), foram tratados por 6 semanas com lítio. Antes e depois do tratamento, verificaram-se em leucócitos as atividades dos complexos I-IV da CTE, atividades das enzimas citrato sintase, succinato desidrogenase e malato desidrogenase e também o conteúdo de DNAmt; em plasma foram analisados os níveis de NO, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e as atividades de catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), superóxido dismutase (SOD) e razão de SOD/CAT. Os pacientes com depressão bipolar foram comparados com 28 controles saudáveis. Resultados: Em comparação com controles, os pacientes com THB tiveram um aumento de GPx (p < 0,001) e CAT (p=0,005) e uma diminuição de SOD/CAT (p=0,001), sem outras diferenças nos demais biomarcadores. Pacientes com THB I mostraram uma diminuição de citrato sintase (p=0,02) e uma discreta diminuição do conteúdo de DNAmt (p=0,05) em comparação com o THB II; o conteúdo de DNAmt esteve ligeiramente diminuído no THB I comparado com controles (p=0,05). Do início ao fim do tratamento com lítio houve aumento da atividade do complexo I da CTE (p=0,02), diminuição de TBARS (p=0,02) e SOD (p=0,03) e aumento de NO (p=0,02), sem haver alteração de outros parâmetros. Depois do tratamento, o TBARS se mostrou diminuído em respondedores comparados a não respondedores (p=0,02) e diminuído no THB II em comparação com o THB I (p=0,04). Discussão: No THB de início recente, houve poucas alterações em biomarcadores. Os achados sugerem aumento de CAT e GPx na depressão bipolar de início recente e uma diminuição de conteúdo mitocondrial no THB I comparado com o THB II, que devem ser confirmadas por outros estudos. Os resultados reforçam um papel neuroprotetor do lítio, sugerindo que a droga aumente a atividade do complexo I da CTE mitocondrial e aumente os níveis de NO na depressão bipolar. Além disso, o lítio reforçou o seu papel antioxidante e modulador das enzimas antioxidantes no THB / Background: Several evidences point to a role for mitochondrial dysfunction in Bipolar Disorder (BD), but few is known about it on short-term BD. In mitochondria the electron transport chain (ETC) acts jointly with citric acid cycle to produce energy, but it is not clear if they are altered in BD. Mitochondrial DNA (mtDNA) encodes several ETC proteins and is associated with oxidative stress, but it was never evaluated in BD in vivo. Oxidative stress is associated with BD and with mitochondrial dysfunction, but few is known about the activities of antioxidant enzymes in short-term BD. Nitric oxide (NO) is a molecule with neuromodulatory effects, but with an unclear role in BD. Lithium is a gold-standard treatment for BD, which has shown neuroprotective effects. However, few is known about lithium effect on ETC, citric acid cycle, mtDNA content, and NO regulation in humans. Also, lithium\'s antioxidant role in BD is unclear. Methods: Patients with BD depression (n=31) unmedicated in majority (84%) received lithium treatment for 6 weeks. Before and after treatment, in leukocytes the activities of ETC complex I-IV, citrate synthase, succinate dehydrogenase, and malate dehydrogenase, and mtDNA content were evaluated; in plasma, NO levels, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), the activities of catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), and superoxide dismutase (SOD), and SOD/CAT ratio were evaluated. Bipolar depression patients were compared with 28 healthy controls. Results: When compared with controls, BD patients showed an increase in GPx (p < 0.001) and CAT (p=0.005) and a decrease in SOD/CAT (p=0.001), but showed no difference for other biomarkers. Patients with BD I showed a decrease in citrate synthase (p=0.02) and a slight decrease in mtDNA content (p=0.05) when compared to BD II; mtDNA content was slightly decreased in BD I compared to controls (p=0.05). From baseline to endpoint, there was an increase in ETC complex I activity (p=0.02), a decrease in TBARS (p=0.02) and SOD (p=0.03) and an increase in NO (p=0.02), without change in other parameters. After treatment, TBARS was decreased in responders compared to non-responders (p=0.02) and decreased in BD II compared to BD I (p=0.04). Discussion: In short-term BD few alterations were observed on biomarkers. The findings suggest increase on CAT and GPX in short-term bipolar depression and mitochondrial content decrease in BD I when compared to BD II, which deserve other studies for confirmation. The results reinforce a lithium\'s neuroprotective role and suggest that lithium increases ETC complex I activity and NO levels in bipolar depression. Moreover, lithium reinforced its role as antioxidant and as a modulator of antioxidant enzymes in BD

INTRODUÇÃO: A dosagem bioquímica do lactato no líquor (LCR) é um procedimento rotineiro e necessário na investigação diagnóstica e no acompanhamento evolutivo de várias doenças neurológicas, como, por exemplo, as doenças mitocondriais (DM). Pacientes com DM e comprometimento do sistema nervoso central frequentemente apresentam aumento do lactato no LCR. O lactato no LCR também pode ser detectado através da espectroscopia de prótons através da ressonância magnética (ERM), uma técnica não invasiva que pode ser empregada juntamente com as imagens estruturais obtidas através da ressonância magnética (RM). Nosso objetivo neste estudo é avaliar a existência ou não de correlação entre a dosagem bioquímica do lactato no LCR e no sangue e a sua quantificação através da ERM em pacientes em investigação de encefalopatia mitocondrial. Não é de nosso conhecimento a existência de estudos semelhantes in vivo na literatura médica. MÉTODOS: 22 pacientes (idades entre 9 meses e 20 anos) em investigação diagnóstica por suspeita clínica de encefalopatia relacionada a DM participara deste estudo prospectivo realizado entre novembro de 2005 a novembro de 2006. Foram comparados os valores do lactato nas dosagens séricas e liquóricas. Todos os pacientes realizaram RM e ERM e, quando presente, analisou-se o pico do lactato (PL). Os dados da quantificação do lactato obtidos nestas três modalidades foram comparados. RESULTADOS: A análise de correlação demonstrou evidências de associação entre as variáveis PL à ERM e lactato liquórico (p=0,001); não foi evidenciada correlação entre os valores do PL à ERM e as medidas sanguíneas dessa substância (p=0,736) e entre as dosagens bioquímicas liquórica e sanguínea (p=0,937). CONCLUSÕES: Este estudo demonstrou a existência de correlação entre a dosagem bioquímica do lactato no LCR e o PL obtido através de ERM. A ERM do LCR é uma técnica factível e recomendamos que a mesma seja empregada rotineiramente em pacientes com suspeita ou em seguimento de DM com comprometimento do sistema nervoso central. / INTRODUCTION: The cerebrospinal fluid (CSF) lactate biochemical dosage is a routine and a requisite procedure to evaluate and to monitor many neurological diseases, such as mitochondrial disease (MD). Patients with MD and central nervous system (CNS) involvement, usually show an increase of CSF lactate. Another choice to study the lactate instead of CSF biochemical dosage is the CSF magnetic resonance proton spectroscopy (SRM), a noninvasive technique, which can be employed as an adjunct tool with structural magnetic resonance imaging (MRI). Our objective is to study the correlation between the CSF and blood lactate dosages and the SRM lactate quantification in patients under investigation for the MD encephalopathy. To our knowledge there is no report of similar studies in vivo in the literature. METHODS: 22 patients (aging 9 months to 20 years old) under investigation for MD encephalopathy were elected for this prospective study between November 2005 and December 2006. The lactate levels were analyzed by biochemical dosages in the CSF and blood serum. Brain MRI was performed for all patients and the lactate peak (LP) obtained from SRM was analyzed. All lactate level data obtained from the three different sources were compared. RESULTS: The statistical analysis demonstrated a correlation between the LP at SRM and the CSF lactate dosage (p=0.0001); no correlation was observed between the LP and the blood lactate (p=0.736) as well the blood lactate and CSF lactate (p=0.937). CONCLUSION: Our study showed correlation between the lactate level in the CSF biochemical dosage and the LP found on SRM. The CSF SRM is tangible technique and we recommend it to be applied in the daily clinical practice to evaluate suspicious and diagnosed CNS compromised ME patients.

INTRODUÇÃO: A atrofia muscular induzida pela insuficiência cardíaca (IC) está associada à intolerância ao exercício físico e ao mau prognóstico. Compreender os mecanismos moleculares envolvidos nessa atrofia pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para prevenir ou tratar tal condição. Tem sido demonstrado que o sistema proteolítico lisossomal/autofágico é um importante mecanismo de manutenção da massa muscular. Entretanto, o papel desse sistema no desenvolvimento da miopatia esquelética induzida pela IC ainda não havia sido abordado. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a atuação de componentes do sistema lisossomal/autofágico na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio (IM). MÉTODOS: Cirurgias de IM e fictícia (Sham) foram realizadas em ratos Wistar, e doze semanas após os procedimentos cirúrgicos foram avaliados parâmetros ecocardiográficos, tolerância ao exercício físico e histologia dos tecidos cardíaco e muscular esquelético. Componentes do sistema proteolítico lisossomal/autofágico na musculatura esquelética foram avaliados por meio de expressão gênica (qRT-PCR) e proteica (Western Blotting) e atividade enzimática. RESULTADOS: Ratos IM apresentaram intolerância ao esforço físico, disfunção e dilatação ventricular esquerda e edema pulmonar, o que evidencia a presença de IC. Foi observado aumento da expressão gênica de GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 e LAMP2 no músculo glicolítico plantar, enquanto nenhuma alteração foi observada no músculo oxidativo sóleo, embora ambos os músculos tenham apresentado atrofia. Ainda, o IM promoveu no músculo plantar aumento da expressão proteica de Bnip3 e Fis1, maior atividade enzimática da Catepsina L e maior acúmulo de hidroperóxidos lipídicos. CONCLUSÕES: Nossos resultados evidenciam demonstram aumento da transcrição de genes relacionados à autofagia na atrofia do músculo plantar induzida por IM, mas não na atrofia do músculo sóleo. Assim, genes autofágicos são regulados de forma diferenciada em músculos atróficos compostos por diferentes tipos de fibras e características metabólicas. Ainda, alterações em componentes do sistema lisossomal/autofágico no músculo plantar indicam aumento da autofagia de mitocôndrias (mitofagia), o que parece ter contribuído para a atrofia deste músculo e para a intolerância ao exercício físico induzida pela IC / INTRODUCTION: Heart failure (HF)-induced skeletal muscle atrophy is often associated to exercise intolerance and poor prognosis. Better understanding the molecular mechanisms underlying HF-induced muscle atrophy may contribute to the development of pharmacological strategies to prevent or treat such condition. It has been shown that autophagy-lysosome system is an important mechanism for maintenance of muscle mass. However, its role in HF-induced myopathy has not been addressed yet. Therefore, the aim of present study was to evaluate the relative role of the main autophagy-related genes in myocardial infarction (MI)-induced muscle atrophy in rats. METHODS: Wistar rats underwent MI or sham surgeries, and after 12 weeks were submitted to echocardiography, exercise tolerance and histology evaluations. Lysosomal/autophagic proteolytic system components were depicted in skeletal muscle by gene (qRT-PCR) and protein (Western Blotting) expression analysis, and enzymatic activity. RESULTS: MI rats displayed exercise intolerance, left ventricle dysfunction and dilation suggesting the presence of HF. The key finding of the present study is that upregulation of autophagy-related genes (GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 and LAMP2) was observed only in plantaris while muscle atrophy was depicted in both soleus and plantaris muscles. Furthermore, MI induced higher Bnip3 and Fis1 protein expression, and increased cathepsin L activity and lipid hydroperoxides levels in plantaris muscle. CONCLUSIONS: Altogether our results provide evidence for transcriptional overexpression of autophagy-related genes in MI-induced plantaris atrophy but not soleus atrophy. Therefore, autophagy-related genes are differentially regulated in atrophic muscles comprising different fiber-types and metabolic characteristics. Moreover, changes in lysosomal/autophagic system components in the plantaris muscle indicate increased mitochondrial autophagy (mitophagy), which seems to have contributed to HF-induced plantaris atrophy and exercise intolerance

INTRODUÇÃO: A dosagem bioquímica do lactato no líquor (LCR) é um procedimento rotineiro e necessário na investigação diagnóstica e no acompanhamento evolutivo de várias doenças neurológicas, como, por exemplo, as doenças mitocondriais (DM). Pacientes com DM e comprometimento do sistema nervoso central frequentemente apresentam aumento do lactato no LCR. O lactato no LCR também pode ser detectado através da espectroscopia de prótons através da ressonância magnética (ERM), uma técnica não invasiva que pode ser empregada juntamente com as imagens estruturais obtidas através da ressonância magnética (RM). Nosso objetivo neste estudo é avaliar a existência ou não de correlação entre a dosagem bioquímica do lactato no LCR e no sangue e a sua quantificação através da ERM em pacientes em investigação de encefalopatia mitocondrial. Não é de nosso conhecimento a existência de estudos semelhantes in vivo na literatura médica. MÉTODOS: 22 pacientes (idades entre 9 meses e 20 anos) em investigação diagnóstica por suspeita clínica de encefalopatia relacionada a DM participara deste estudo prospectivo realizado entre novembro de 2005 a novembro de 2006. Foram comparados os valores do lactato nas dosagens séricas e liquóricas. Todos os pacientes realizaram RM e ERM e, quando presente, analisou-se o pico do lactato (PL). Os dados da quantificação do lactato obtidos nestas três modalidades foram comparados. RESULTADOS: A análise de correlação demonstrou evidências de associação entre as variáveis PL à ERM e lactato liquórico (p=0,001); não foi evidenciada correlação entre os valores do PL à ERM e as medidas sanguíneas dessa substância (p=0,736) e entre as dosagens bioquímicas liquórica e sanguínea (p=0,937). CONCLUSÕES: Este estudo demonstrou a existência de correlação entre a dosagem bioquímica do lactato no LCR e o PL obtido através de ERM. A ERM do LCR é uma técnica factível e recomendamos que a mesma seja empregada rotineiramente em pacientes com suspeita ou em seguimento de DM com comprometimento do sistema nervoso central. / INTRODUCTION: The cerebrospinal fluid (CSF) lactate biochemical dosage is a routine and a requisite procedure to evaluate and to monitor many neurological diseases, such as mitochondrial disease (MD). Patients with MD and central nervous system (CNS) involvement, usually show an increase of CSF lactate. Another choice to study the lactate instead of CSF biochemical dosage is the CSF magnetic resonance proton spectroscopy (SRM), a noninvasive technique, which can be employed as an adjunct tool with structural magnetic resonance imaging (MRI). Our objective is to study the correlation between the CSF and blood lactate dosages and the SRM lactate quantification in patients under investigation for the MD encephalopathy. To our knowledge there is no report of similar studies in vivo in the literature. METHODS: 22 patients (aging 9 months to 20 years old) under investigation for MD encephalopathy were elected for this prospective study between November 2005 and December 2006. The lactate levels were analyzed by biochemical dosages in the CSF and blood serum. Brain MRI was performed for all patients and the lactate peak (LP) obtained from SRM was analyzed. All lactate level data obtained from the three different sources were compared. RESULTS: The statistical analysis demonstrated a correlation between the LP at SRM and the CSF lactate dosage (p=0.0001); no correlation was observed between the LP and the blood lactate (p=0.736) as well the blood lactate and CSF lactate (p=0.937). CONCLUSION: Our study showed correlation between the lactate level in the CSF biochemical dosage and the LP found on SRM. The CSF SRM is tangible technique and we recommend it to be applied in the daily clinical practice to evaluate suspicious and diagnosed CNS compromised ME patients.

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.

O sulfito e o tiossulfato encontram-se acumulados na deficiência da sulfito oxidase (SO), ao passo que o tiossulfato também se acumula na deficiência da proteína da encefalopatia etilmalônica 1 (ETHE1). Os pacientes apresentam principalmente encefalopatia progressiva e convulsões neonatais graves, resultando geralmente em morte prematura. Neste estudo, investigamos os efeitos in vivo do sulfito em estruturas encefálicas de ratos com deficiência da SO, e da administração intraestriatal de sulfito e tiossulfato em ratos normais sobre a homeostase redox e mitocondrial. Também avaliamos alterações nesses parâmetros em fibroblastos de pacientes. Inicialmente, observamos que o sulfito diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) no córtex cerebral, e da GST no cerebelo de animais deficientes para a SO. Além disso, o sulfito aumentou as atividades dos complexos II e II-III em estriado e do complexo II no hipocampo, mas diminuiu a atividade do complexo IV no estriado de animais com deficiência da SO. Nesses animais, o sulfito também reduziu o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral e no estriado, além de diminuir as atividades da malato e glutamato desidrogenase. Já nos animais que receberam injeção intraestriatal de sulfito ou tiossulfato, ambos os compostos diminuíram as atividades da creatina cinase e da citrato sintase, enquanto que o sulfito reduziu a massa mitocondrial. O sulfito ainda diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa peroxidase (GPx), GR, GST e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), enquanto que o sulfito e o tiossulfato aumentaram a atividade da catalase. O sulfito também diminui os níveis nucleares de PGC-1α e induziu reatividade glial e dano neuronal. As alterações causadas pelo sulfito foram prevenidas pelo tratamento com bezafibrato. Por fim, nos estudos realizados em fibroblastos, utilizamos células de quatro pacientes com deficiência da ETHE1 e de um paciente com deficiência da SO. Observamos diminuição da respiração mitocondrial em todos os tipos celulares, e diminuição de ATP em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Também verificamos alterações variáveis no conteúdo de proteínas de dinâmica mitocondrial, e uma diminuição do conteúdo de proteínas envolvidas na comunicação entre retículo endoplasmático (RE) e mitocôndria. Um aumento nos níveis de DDIT3, marcadora de estresse de RE, na produção de superóxido e apoptose também foram verificados em todos os tipos celulares. O tratamento com JP4-039, um antioxidante mitocondrial, diminuiu os níveis de superóxido em todas as linhagens celulares e aumentou a respiração mitocondrial em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Os achados deste trabalho evidenciam que alterações na homeostase energética e redox, na biogênese e dinâmica mitocondrial, bem como na comunicação entre mitocôndria e RE são mecanismos patológicos envolvidos nas deficiências da SO e da ETHE1. Além disso, visto que o bezafibrato e o JP4-039 exerceram efeitos protetores nos diferentes modelos, pode ser sugerido que esses compostos são promissores para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para as deficiências da SO e da ETHE1. / Sulfite and thiosulfate are accumulated in tissues of patients affected by sulfite oxidase (SO) deficiency, whereas thiosulfate also accumulates in the deficiency of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (ETHE1). Patients present progressive encephalopathy and severe neonatal seizures, often resulting in early childhood death. In this study, we investigated the effects of sulfite in encephalic structures of SO-deficient rats, and of an intrastriatal injection of sulfite or thiosulfate in normal rats on redox and mitochondrial homeostasis. We also investigated possible alterations in these parameters in fibroblasts of patients. Initially, we observed that sulfite decreased reduced glutathione (GSH) levels and the activities of glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) in cerebral cortex, and of GST in cerebellum of SO deficient rats. Moreover, sulfite increased the activities of the respiratory chain complexes II and II-III in striatum and of complex II in hippocampus, whereas complex IV activity was decreased in striatum of SO deficient animals. In these animals, sulfite also reduced mitochondrial membrane potential in the cerebral cortex and in the striatum, as well as inhibited the activities of malate and glutamate dehydrogenase in cerebral cortex. Regarding the rats that received sulfite or thiosulfate via intrastriatal injection, both compounds reduced creatine kinase and citrate synthase activities, while sulfite decreased mitochondrial mass. Sulfite also decreased GSH levels and the activities of glutathione peroxidase (GPx), GR, GST, glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), whereas both sulfite and thiosulfate increased catalase activity. In addition, sulfite decreased PGC-1α nuclear levels and induced glial reactivity and neuronal damage. Bezafibrate prevented the alterations induced by sulfite in striatum. Finally, in the experiments with fibroblasts, we used four cell lines with ETHE1 deficiency and one cell line with SO deficiency. We observed a decrease in basal and maximal respiration in all cell lines, and ATP depletion in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient fibroblasts. We also verified variable alterations in the content of proteins involved in mitochondrial dynamics, and a decrease in the content of proteins involved in endoplasmic reticulum (ER)-mitochondria communication. Increased content of DDIT3, an ER stress marker, as well as high levels of superoxide and apoptosis induction were further seen in all cell lines. Treatment with the mitochondria-targeted free radical scavenger JP4-039 decreased superoxide levels in all cells lines and increased basal and maximal respiration in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient cells. Our findings provide evidence that alterations in energy and redox homeostasis, mitochondrial biogenesis and dynamics, as well as in the communication between mitochondria and ER are pathological mechanisms involved in the SO and ETHE1 deficiencies. Furthermore, since bezafibrate and JP4-039 exerted protective effects, it may be suggested that these compounds are attractive agents for the development of new therapeutic strategies aiming to improve the prognosis of patients affected by SO and ETHE1 deficiency.

O sulfito e o tiossulfato encontram-se acumulados na deficiência da sulfito oxidase (SO), ao passo que o tiossulfato também se acumula na deficiência da proteína da encefalopatia etilmalônica 1 (ETHE1). Os pacientes apresentam principalmente encefalopatia progressiva e convulsões neonatais graves, resultando geralmente em morte prematura. Neste estudo, investigamos os efeitos in vivo do sulfito em estruturas encefálicas de ratos com deficiência da SO, e da administração intraestriatal de sulfito e tiossulfato em ratos normais sobre a homeostase redox e mitocondrial. Também avaliamos alterações nesses parâmetros em fibroblastos de pacientes. Inicialmente, observamos que o sulfito diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) no córtex cerebral, e da GST no cerebelo de animais deficientes para a SO. Além disso, o sulfito aumentou as atividades dos complexos II e II-III em estriado e do complexo II no hipocampo, mas diminuiu a atividade do complexo IV no estriado de animais com deficiência da SO. Nesses animais, o sulfito também reduziu o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral e no estriado, além de diminuir as atividades da malato e glutamato desidrogenase. Já nos animais que receberam injeção intraestriatal de sulfito ou tiossulfato, ambos os compostos diminuíram as atividades da creatina cinase e da citrato sintase, enquanto que o sulfito reduziu a massa mitocondrial. O sulfito ainda diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa peroxidase (GPx), GR, GST e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), enquanto que o sulfito e o tiossulfato aumentaram a atividade da catalase. O sulfito também diminui os níveis nucleares de PGC-1α e induziu reatividade glial e dano neuronal. As alterações causadas pelo sulfito foram prevenidas pelo tratamento com bezafibrato. Por fim, nos estudos realizados em fibroblastos, utilizamos células de quatro pacientes com deficiência da ETHE1 e de um paciente com deficiência da SO. Observamos diminuição da respiração mitocondrial em todos os tipos celulares, e diminuição de ATP em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Também verificamos alterações variáveis no conteúdo de proteínas de dinâmica mitocondrial, e uma diminuição do conteúdo de proteínas envolvidas na comunicação entre retículo endoplasmático (RE) e mitocôndria. Um aumento nos níveis de DDIT3, marcadora de estresse de RE, na produção de superóxido e apoptose também foram verificados em todos os tipos celulares. O tratamento com JP4-039, um antioxidante mitocondrial, diminuiu os níveis de superóxido em todas as linhagens celulares e aumentou a respiração mitocondrial em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Os achados deste trabalho evidenciam que alterações na homeostase energética e redox, na biogênese e dinâmica mitocondrial, bem como na comunicação entre mitocôndria e RE são mecanismos patológicos envolvidos nas deficiências da SO e da ETHE1. Além disso, visto que o bezafibrato e o JP4-039 exerceram efeitos protetores nos diferentes modelos, pode ser sugerido que esses compostos são promissores para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para as deficiências da SO e da ETHE1. / Sulfite and thiosulfate are accumulated in tissues of patients affected by sulfite oxidase (SO) deficiency, whereas thiosulfate also accumulates in the deficiency of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (ETHE1). Patients present progressive encephalopathy and severe neonatal seizures, often resulting in early childhood death. In this study, we investigated the effects of sulfite in encephalic structures of SO-deficient rats, and of an intrastriatal injection of sulfite or thiosulfate in normal rats on redox and mitochondrial homeostasis. We also investigated possible alterations in these parameters in fibroblasts of patients. Initially, we observed that sulfite decreased reduced glutathione (GSH) levels and the activities of glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) in cerebral cortex, and of GST in cerebellum of SO deficient rats. Moreover, sulfite increased the activities of the respiratory chain complexes II and II-III in striatum and of complex II in hippocampus, whereas complex IV activity was decreased in striatum of SO deficient animals. In these animals, sulfite also reduced mitochondrial membrane potential in the cerebral cortex and in the striatum, as well as inhibited the activities of malate and glutamate dehydrogenase in cerebral cortex. Regarding the rats that received sulfite or thiosulfate via intrastriatal injection, both compounds reduced creatine kinase and citrate synthase activities, while sulfite decreased mitochondrial mass. Sulfite also decreased GSH levels and the activities of glutathione peroxidase (GPx), GR, GST, glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), whereas both sulfite and thiosulfate increased catalase activity. In addition, sulfite decreased PGC-1α nuclear levels and induced glial reactivity and neuronal damage. Bezafibrate prevented the alterations induced by sulfite in striatum. Finally, in the experiments with fibroblasts, we used four cell lines with ETHE1 deficiency and one cell line with SO deficiency. We observed a decrease in basal and maximal respiration in all cell lines, and ATP depletion in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient fibroblasts. We also verified variable alterations in the content of proteins involved in mitochondrial dynamics, and a decrease in the content of proteins involved in endoplasmic reticulum (ER)-mitochondria communication. Increased content of DDIT3, an ER stress marker, as well as high levels of superoxide and apoptosis induction were further seen in all cell lines. Treatment with the mitochondria-targeted free radical scavenger JP4-039 decreased superoxide levels in all cells lines and increased basal and maximal respiration in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient cells. Our findings provide evidence that alterations in energy and redox homeostasis, mitochondrial biogenesis and dynamics, as well as in the communication between mitochondria and ER are pathological mechanisms involved in the SO and ETHE1 deficiencies. Furthermore, since bezafibrate and JP4-039 exerted protective effects, it may be suggested that these compounds are attractive agents for the development of new therapeutic strategies aiming to improve the prognosis of patients affected by SO and ETHE1 deficiency.

Introdução: É provável que o tratamento precoce da sepse grave e do choque séptico possa melhorar o desfecho dos pacientes. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar como o atraso no início da ressuscitação da sepse influencia a gravidade da doença, a intensidade das medidas de ressuscitação necessárias para atingir estabilidade hemodinâmica, o desenvolvimento da disfunção orgânica e a função mitocondrial. Métodos: Estudo experimental, prospectivo, randomizado e controlado, realizado em um laboratório experimental de um hospital universitário. Trinta e dois porcos submetidos à anestesia geral e ventilados mecanicamente foram randomizados (8 animais por grupo) em um grupo controle sadio ou para um de três grupos em que induziu-se peritonite fecal (instilação peritoneal de 2,0 g/kg de fezes autólogas) e, após 6 (deltaT-6h), 12 (deltaT-12h) ou 24 (deltaT-24h) horas, iniciou-se um período de 48 horas de ressuscitação protocolada. Resultados: O retardo no início da ressuscitação da sepse foi associada a sinais progressivos de hipovolemia e ao aumento dos níveis plasmáticos de interleucina-6 e do fator de necrose tumoral alfa. O atraso no início do tratamento da sepse resultou em balanço hídrico progressivamente positivo (2,1 ± 0,5 mL/kg/h, 2,8 ± 0,7 mL/kg/h e 3,2 ± 1,5 mL/kg/h, respectivamente, para os grupos deltaT-6h, deltaT-12h, e deltaT-24h, p < 0,01), maior necessidade de administração de noradrenalina durante as 48 horas de ressuscitação (0,02 ± 0,04 mcg/kg/min, 0,06 ± 0,09 mcg/kg/min e 0,13 ± 0,15 mcg/kg/min, p=0,059), redução da capacidade máxima de respiração mitocondrial cerebral dependente do Complexo II (p=0,048) e tendência a aumento da mortalidade (p=0,08). Houve redução do trifosfato de adenosina (ATP) na musculatura esquelética em todos os grupos estudados (p < 0,01), com os valores mais baixos nos grupos deltaT-12h e deltaT-24h. Conclusões: O aumento do tempo entre o início da sepse e o início das manobras de ressuscitação resultou no aumento da gravidade da doença, na maior intensidade das manobras de ressuscitação e na disfunção mitocondrial cerebral associada à sepse. Nossos resultados suportam o conceito da existência de uma janela crítica de oportunidade para ressuscitação da sepse / Introduction: Early treatment in sepsis may improve outcome. Objective: The aim of this study was to evaluate the impact of delays in resuscitation on disease severity, need for resuscitation, and the development of sepsis-associated organ and mitochondrial dysfunction. Methods: Prospective, randomized, controlled experimental study performed at an experimental laboratory in a university hospital. Thirty-two anesthetized and mechanically ventilated pig were randomly assigned (n = 8 per group) to a nonseptic control group or one of three groups in which fecal peritonitis (peritoneal instillation of 2 g/kg autologous feces) was induced, and a 48 hour period of protocolized resuscitation started 6 (deltaT-6 hrs), 12 (deltaT-12 hrs), or 24 (deltaT-24 hrs) hours later. Results: Any delay in starting resuscitation was associated with progressive signs of hypovolemia and increased plasma levels of interleukin-6 and tumor necrosis factor-alfa prior to resuscitation. Delaying resuscitation increased cumulative net fluid balances (2.1 ± 0.5 mL/kg/hr, 2.8 ± 0.7 mL/kg/ hr, and 3.2 ± 1.5 mL/kg/hr, respectively, for groups deltaT-6 h rs, delta T-12 hrs, and ?T-24 hrs; p < 0.01) and norepinephrine requirements during the 48-hr resuscitation protocol (0.02 ± 0.04 mcg/kg/min, 0.06 ± 0.09 mcg /kg/min, and 0.13 ± 0.15 mcg/kg/min; p=0.059), decreased maximal brain mitochondrial Complex II respiration (p=0.048), and tended to increase mortality (p=0.08). Muscle tissue adenosine triphosphate decreased in all groups (p < 0.01), with lowest values at the end in groups deltaT-12 hrs and deltaT-24 hrs. Conclusions: Increasing the delay between sepsis initiation and resuscitation increases disease severity, need for resuscitation, and sepsis-associated brain mitochondrial dysfunction. Our results support the concept of a critical window of opportunity in sepsis resuscitation

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.