A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa caracterizada por perda da memória e das demais funções cognitivas. Sua patogenia envolve a produção do peptídeo β-amiloide (Aβ), através da clivagem da proteína precursora amiloide (APP) por β- e γ-secretases (amiloidogênese), e a posterior agregação do Aβ em oligômeros e/ou fibrilas. A toxicidade do Aβ tem sido associada a diversos mecanismos, a incluir desde seu efeito oxidante e inflamatório, até sua propriedade de induzir necrose por ruptura das membranas neurais, ou apoptose via ativação de cascatas sinalizatórias. Como etapa comum a estes mecanismos de toxicidade, a interação do peptídeo com membranas neurais, em particular com o gangliosídio GM1 (constituinte dos rafts), parece ser indispensável ao dano neural associado ao peptídeo, bem como à ativação da cascata amiloide que caracteriza o ciclo patológico Aβ-amiloidogênese. O GM1 é um gangliosídio de membrana que, quando administrado exogenamente, apresenta propriedades neurotróficas e neuroprotetoras, inclusive em modelos de DA. Os mecanismos envolvidos nesta neuroproteção, no entanto, ainda precisam ser melhor elucidados. Com isto, o objetivo da presente tese foi avaliar o potencial efeito neuroprotetor do GM1 em modelo in vivo e in vitro de toxicidade do Aβ1-42 fibrilado, e propor mecanismos para esta neuroproteção. Inicialmente, demonstramos que o GM1 (0,30 mg/kg), quando co-administrado (icv) com Aβ (2 nmol) previne o déficit cognitivo induzido pelo peptídeo (teste de reconhecimento de objetos), bem como a redução na atividade da Na+,K+-ATPase (enzima envolvida na regulação da transmissão sináptica) no hipocampo de ratos Wistar machos. Demonstrou-se, além disso, que este efeito neuroprotetor do GM1 é acompanhado de aumento nas defesas antioxidantes, em córtex e hipocampo (TRAP). Como a toxicidade do Aβ e a modulação da amiloidogênese parecem ser dependentes de alterações na estrutura dos microdomínios de membrana (rafts), investigamos o efeito da injeção (icv) de Aβ e do tratamento (icv) com GM1 sobre a integridade dos rafts e sobre a distribuição das proteínas APP e BACE1 (β-secretase) nestes microdomínios. Observamos que o Aβ promoveu um desmonte parcial nos rafts, acompanhado de um aumento na distribuição de APP e BACE1 nestes microdomínios, efeitos estes que foram prevenidos pelo tratamento com GM1. Em virtude de os rafts modularem diversas funções neurais, e de a co-localização de APP e BACE1 nos rafts ser um evento necessário a amiloidogênese, os resultados aqui obtidos, reforçam a ideia de que o GM1 exerça sua função neuroprotetora ao preservar a arquitetura das membranas e que o mesmo poderia frear a ativação da amiloidogênese induzida pelo Aβ, ao prevenir a redistribuição das proteínas APP e BACE1 aos rafts lipídicos. A fim de avaliar a atividade neuroprotetora do GM1 em modelo in vitro da DA, e de investigar a sua propriedade de interagir com o Aβ impedindo a interação deste às membranas neurais, avaliamos o efeito da incubação de GM1 (10, 20 e 30μM) frente à toxicidade do Aβ (0,5μM) em células de neuroblastoma humano SH-SY5Y, bem como, verificamos o efeito de uma prévia incubação Aβ-GM1 (in vitro) sobre a toxicidade induzida pelo peptídeo. Como resultado, observamos que o GM1 promoveu neuroproteção nas três concentrações testadas e que esta neuroproteção foi, pelo menos parcialmente, mediada por sua capacidade de interagir in vitro com o Aβ. Nossos dados, em conjunto, reforçam as evidências que apontam o GM1 como uma potencial droga neuroprotetora em modelos de DA. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by a loss of memory and impairment of other cognitive functions. Its pathogenesis involves the production of β-amyloid peptide (Aβ) by cleavage of the amyloid precursor protein (APP) by β- and γ-secretases (amyloidogenesis) and the subsequent aggregation of Aβ into oligomers and/or fibrils. Aβ toxicity has been associated with several mechanisms, ranging from its oxidant and inflammatory effects until their property to induce necrosis by neural membrane rupture, or apoptosis via activation of signaling cascades. As a common step to these toxicity mechanisms, the peptide interaction with neural membranes, particularly with GM1 ganglioside (component of membrane rafts), seems to be pivotal to the peptide induced neural damage, as well as the amyloid cascade activation that characterizes the pathological vicious cycle Aβ- amyloidogenesis. GM1 is a membrane ganglioside provided of neurotrophic and neuroprotective properties in AD models, when exogenously administered. The mechanisms of neuroprotection, however, need to be further elucidated. By this way, the aim of this PhD thesis was to evaluate the potential neuroprotective effect of GM1 in in vivo and in vitro models of fibrilar Aβ1-42 toxicity, and to propose mechanisms for this neuroprotection. Initially, we demonstrated that GM1 (0.30 mg/kg.), when co-administered (icv) with Aβ (2nmol), prevents the peptide induced cognitive deficit (object recognition task), as well as Aβ induced reduction in Na+,K+-ATPase activity (a enzyme involved in synaptic transmission regulation) in the hippocampus from male Wistar rats. We have shown, furthermore, that this neuroprotective effect of GM1 is accompanied by an increase in antioxidant defenses in the cortex and hippocampus (TRAP). As Aβ toxicity, as well as the modulation of amyloidogenesis, appear to be dependent on changes in the structure of membrane microdomains (rafts), we have investigated the effect of Aβ icv injection and GM1icv treatment on raft integrity and on the distribution of APP and BACE1 (β- secretase) proteins in these microdomains. As result, Aβ promoted a partial raft disassemble, accompanied by an increase in the distribution of APP and BACE1 to these microdomains, effects that were prevented by GM1 treatment. Considering that rafts modulate several neural functions, and that APP and BACE1 co-localization into lipid rafts is pivotal to amyloidogenesis, our results reinforce the idea that GM1 neuroprotection is mediated by membrane architecture preservation, and that GM1 treatment could slow down the Aβ induced activation of amyloidogenesis, by prevention of APP and BACE1 redistribution into lipid rafts. In order to evaluate the GM1 neuroprotective activity in an in vitro AD model, and to investigate GM1 property of interacting with Aβ and preventing its interaction with neuronal membranes, we evaluated GM1 (10, 20 and 30μM) effect against Aβ (0,5 μM)-induced toxicity in SHSY5Y human neuroblastoma cells, as well as, we verified the effect of a Aβ-GM1 in vitro preincubation on the peptide-induced toxicity. As our results indicate, the three tested GM1 concentrations promoted neuroprotection and this effect was, at least partially, mediated by its ability to in vitro interact with Aβ peptide. Our data, when taken together, reinforce the evidence suggesting GM1 as a potential neuroprotective drug in AD models.

A espécie redox ativa resveratrol (3,5,4’-trihidroxi-trans-estilbeno), uma fitoalexina encontrada nas uvas e no vinho tinto, apresenta importantes efeitos biológicos como atividade antioxidante, anti-inflamatória, antitumoral e cardioprotetora. O sistema nervoso central (SNC) também é alvo do resveratrol que por sua vez pode atravessar a barreira hematoencefálica e exercer efeito neuroprotetor, modulando importantes funções neurogliais. Fisiologicamente os astrócitos controlam importantes funções cerebrais, principalmente, relacionadas ao metabolismo glutamatérgico, à plasticidade sináptica e neuroproteção; e em situações neuropatológicas, relacionadas ao estresse oxidativo. Assim, neste estudo nós investigamos o efeito do resveratrol sobre importantes parâmetros gliais em células C6 frente a dois modelos de insulto oxidativo: (I) 1 mM de H2O2/0,5 h e (II) 0,1 mM de H2O2/6 h. Avaliamos, nessas condições, o perfil das principais defesas antioxidantes enzimáticas celulares, a genotoxicidade celular e possíveis vias de sinalização que possam contribuir para o melhor entendimento do mecanismo de ação do resveratrol no SNC. Nós demonstramos que o resveratrol modula a captação de glutamato; a atividade da enzima glutamina sintetase; os níveis intra e extracelulares de glutationa; a secreção da proteína S100B; as enzimas SOD, CAT e GPx; a peroxidação lipídica; a frequência de micronúcleos; as enzimas heme oxigenase 1 e iNOS e o fator de transcrição NFκB, de maneira dependente das condições oxidativas do meio e do ambiente redox celular. Dessa forma, nossos resultados mostram que o resveratrol apresenta comportamentos anti e pró-oxidante e que sua ação neuroprotetora pode estar relacionada a modulação da atividade glial e da heme oxigenase 1. Enfim, o resveratrol pode representar um potencial agente terapêutico em patologias que envolvam déficits no sistema glutamatérgico associado ao estresse oxidativo. / The redox active compound, resveratrol (3,5,4 '-trihydroxy-trans-stilbene), a phytoalexin, found in grapes and red wine, has a wide range of biological effects, such as, antioxidant, antiinflammatory, anticancer and cardioprotective. The central nervous system (CNS) is also the target of resveratrol which is able to trespass the blood-brain barrier and exerts neuroprotective effects by modulating important glial parameters. Physiologically, astrocytes control important brain functions, mainly related to glutamatergic metabolism, synaptic plasticity and neuroprotection; and in neurophatology events related to oxidative stress. In this study, we investigated the effect of resveratrol on important parameters in C6 astoglial cells against oxidative insult in two models: (I) 1 mM H2O2/0.5 h and (II) 0.1 mM H2O2/6 h. We evaluated under these conditions, the activity of the major cellular enzymatic antioxidant defenses, the possible genotoxicity and cell signaling pathways that may contribute to better understanding the mechanism of resveratrol in the CNS. Resveratrol modulates glutamate uptake; glutamine synthetase activity; intracellular and extracellular levels of glutathione; S100B secretion; the enzymes SOD, CAT and GPx; lipid peroxidation; the frequency of micronuclei; the enzymes heme oxygenase 1 and iNOS and the transcription factor NFκB depending upon the oxidant conditions of the milieu and the cellular redox environment. Thus, our results show that resveratrol presents anti and pro-oxidant effects and their neuroprotective action may be related to modulation of glial function and heme oxygenase 1. Finally, resveratrol can represent a potential therapeutic agent against pathologies associated to glutamatergic system and oxidative stress.

A encefalopatia hipóxico-isquêmica neonatal é a causa mais importante de dano cerebral que ocorre no período de desenvolvimento e maturação causando à criança sequelas neurológicas de grande impacto ao longo da vida. O ambiente é um importante aliado no processo de reabilitação neuropediátrica, sendo muito utilizado pelos profissionais da saúde. Estímulos ambientais podem servir como estratégia de tratamento e inúmeros estudos têm demonstrado o seu potencial neuroprotetor. Este trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento motor em dois momentos do desenvolvimento e os possíveis benefícios do enriquecimento ambiental em ratos submetidos à hipóxia-isquemia cerebral neonatal. Ratos Wistar machos e fêmeas foram submetidos a um modelo de lesão hipóxico-isquêmica encefálica neonatal no 7º dia pós-natal. Em um primeiro momento, foram avaliados com 22 dias e 42 dias de vida, e num segundo momento, foram submetidos a um protocolo de enriquecimento ambiental que iniciava no 8º dia de vida. Para avaliação do comportamento motor foi utilizado o teste de suspensão na barra, teste rota Rod e teste da caminhada na escada horizontal. Os animais não apresentaram alterações sensoriomotoras com 22 dias de vida, porém com 42 dias as alterações foram significativas. O enriquecimento ambiental promoveu uma recuperação parcial dos déficits motores em ratos machos quanto à latência de queda no teste da barra e no Rota Rod. As fêmeas demonstraram um melhor aproveitamento do ambiente enriquecido que lhes proporcionou uma melhor performance no teste da caminhada e uma curva de aprendizado no teste Rota Rod. Quanto à morfologia, o enriquecimento ambiental não foi capaz de promover modificações significativas no dano hipocampal e estriatal. Com base nos nossos resultados, podemos concluir que tanto animais com 22 DPN como com 42 DPN apresentaram alterações sensoriomotoras promovidas pela HIE neonatal e são influenciadas pelo gênero. O enriquecimento ambiental teve efeito neuroprotetor, melhorando o desempenho motor sem alterações morfológicas significativas. / The neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy is the most important cause of brain damage that occurs during development and maturation, causing neurological damage to the child with a big impact throughout the life. The environment is important in the process of neuropediatric rehabilitation and is widely used by health professionals. Enriched environmental serve as a treatment strategy and several studies have demonstrated its effects neuroprotective. This study aimed to evaluate motor behavior in two stages of development and the possible benefits of environmental enrichment in rats with neonatal cerebral hypoxia-ischemia. Male and female Wistar rats were subjected to a model of hypoxic-ischemic neonatal brain at the 7th postnatal day. At first, were evaluated 22 days and 42 days of life, and subsequently, underwent a protocol of environmental enrichment that began on the 8th day of life. For evaluation of motor behavior test was used to Grip Test, Rota Rod test and ladder walking test. The animals no showed sensorimotor disturbance with 22 days of life but with 42 days the changes were significant. Environmental enrichment promoted a partial recovery of motor deficits in male rats on the latency to fall in the Grip test and the Rota Rod test. The females showed a better application of the enriched environment that gave them a better performance in the ladder walking test and a learning curve in Rota Rod test. As to morphology, environmental enrichment did not cause significant changes in striatal and hippocampal damage. Based on our results, we conclude that changes in sensorimotor function sponsored by HIE is progressive and influenced by gender. Environmental enrichment had a neuroprotective effect, improving motor performance, without significant morphological changes.

Hiperprolinemias são erros inatos do metabolismo causados pela deficiência de enzimas envolvidas no catabolismo da prolina, o que resulta em acúmulo tecidual de desse aminoácido. Clinicamente, os pacientes podem apresentar manifestações neurológicas graves como retardo mental e convulsões, cuja fisiopatologia não está totalmente elucidada. O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito da prolina sobre parâmetros bioquímicos (metabolismo energético, estresse oxidativo e sistema glutamatérgico) em cérebro e fígado, bem como sobre parâmetros comportamentais de ratos submetidos ao modelo experimental de hiperprolinemia e investigar possíveis efeitos neuroprotetores das vitaminas E e C, da guanosina e do exercício físico sobre as alterações causadas pela prolina. Os resultados mostraram que a administração aguda e crônica de prolina induz peroxidação lipídica, compromete o metabolismo energético cerebral, diminui os níveis de ATP intracelular, inibe a atividade da Na+,K+-ATPase sem alterar a expressão de suas subunidades catalíticas, e prejudica a captação de glutamato, embora não diminua o conteúdo de seus transportadores. Todas essas alterações podem estar intimamente relacionadas ao déficit cognitivo causado pela hiperprolinemia, o qual também está relacionado à diminuição dos níveis de BDNF e da atividade colinérgica. A hiperprolinemia também altera a homeostase hepática pela indução de um leve grau de estresse oxidativo e de alterações metabólicas, as quais provavelmente não implicam em dano significativo ao tecido hepático, mas sugerem uma adaptação tecidual ao estresse oxidativo. Além disso, demonstramos que a utilização das vitaminas antioxidantes, da guanosina e/ou do exercício físico pode contribuir para a contenção do estresse oxidativo, da toxicidade glutamatérgica e dos prejuízos na cognição induzidos pela hiperprolinemia. Acreditamos que esses achados possam ser relevantes para o entendimento das alterações neurológicas presentes na hiperprolinemia, além de sugerir possibilidades de neuroproteção, como por exemplo, o exercício físico que poderia ser usado como um adjuvante terapêutico no tratamento dos pacientes hiperprolinêmicos. A magnitude dos efeitos biológicos das vitaminas antioxidantes e especialmente da guanosina requerem estudos adicionais para uma melhor compreensão das suas ações neuroprotetoras na hiperprolinemia. / Hyperprolinemias are inborn errors of metabolism of proline caused by genetic defects in the L-proline catabolic pathway, resulting in tissue accumulation of this amino acid. Clinically, patients may present severe neurological manifestations, such as mental retardation and seizures. However, the mechanisms underlying these alterations are not fully understood. The aim of this study was to investigate the effect of proline on biochemical parameters (energy metabolism, oxidative stress and glutamatergic system) in brain and liver, as well as on behavior of rats submitted to experimental hiperprolinemia. In addition, we investigated some neuroprotective effects of vitamins E and C, guanosine and physical exercise on the harmful effects induced by proline. The results showed that acute and chronic proline administration induce lipid peroxidation, impair energy metabolism by inhibiting key enzymes in the brain, decrease of intracellular ATP levels and inhibit the Na+,K+-ATPase activity, but not the expression of their catalytic subunits. Moreover, this amino acid impairs glutamate uptake, but not decrease the content of their carriers. All these changes caused by proline may be closely related to cognitive impairment caused by hyperprolinemia, which also seem to involve a reduction in the BDNF levels and cholinergic activity. The hyperprolinemia also alters hepatic homeostasis by inducing a mild degree of oxidative stress and metabolic changes, which probably do not involve significant damage to liver tissue, but show a process of tissue adaptation to oxidative stress. Also, we showed that the antioxidant vitamins, the nucleoside guanosine and physical exercise may contribute to the counteracting of oxidative stress, excitotoxicity and cognitive deficit induced by hyperprolinemia. These findings may be relevant to the comprehension of neurological disorders in hyperprolinemia and suggest possibilities for neuroprotection to hyperprolinemic patients, such as physical exercise, which may be used as an adjuvant therapy for these patients. The magnitude of benefical effects of antioxidant vitamins and especially guanosine on hyperprolinemia requires additional studies to better understand its neuroprotective actions.

O glaucoma é definido como uma típica neuropatia óptica caracterizada por perda de células ganglionares e consequente lesão no nervo óptico, resultando em uma gradual redução do campo visual, podendo causar cegueira. Considerando que os compostos presentes nas peçonhas de aranhas representam uma fonte importante de moléculas bioativas, o estudo dos possíveis efeitos neuroprotetores destas substâncias, em modelos experimentais de glaucoma, é uma etapa indispensável para o desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento desta neuropatologia. Neste contexto, nosso grupo de pesquisa tem investigado compostos neuroativos isolados da peçonha da aranha Parawixia bistriata. Até o momento três moléculas isoladas, a PbTx1.2.3 (Parawixina 1), a FrPbAII (Parawixina 2) e a Parawixina 10 mostraram efeitos anticonvulsivantes e neuroprotetores, devido à suas ações na facilitação da recaptação de L-GLU (Parawixinas 1 e 10) ou na inibição da recaptação de GABA (Parawixina 2). Além destes compostos também isolamos a Parawixina 11 (PW11). Os resultados obtidos até agora demonstraram que a Parawixina 11 possui efeito anticonvulsivante em ratos submetidos à indução de crises por vários convulsivantes e foi neuroprotetora após indução de Status epilepticus por pilocarpina. Sendo assim, o presente estudo consistiu em verificar se a PW11 também seria neuroprotetora em um modelo de glaucoma agudo e tentar inferir seu mecanismo de ação, comparando-a e asssociando-a ao muscimol, ao ácido nipecótico, ao ALX 5407 e ao riluzol. Para isso, o modelo utilizado foi o de aumento da pressão intra-ocular (PIO), interrompendo o fluxo sanguíneo na retina e causando isquemia. Foi utilizado um sistema com pressão de ar, constituído por uma agulha de punção venosa de 27 G, conectada a um reservatório de ar acoplado a um manômetro. Ratos Wistar (200 - 250 g) foram anestesiados e cada grupo (n=4) recebeu uma injeção intravítrea (volume de 1,2 µL) no olho esquerdo, de uma das seguintes substâncias: água deionizada (VE1); DMSO a 4,7%; 0,05µg/µL de PW11; 0,10 µg/µL de PW11; 0,20 µg/µL de PW11; 5 µg/µL de muscimol; 3 µg/µL de ácido nipecótico; 0,30 µg/µL de ALX 5407; 23,45 µg/µL riluzol. Outros grupos receberam uma injeção (volume de 2,4 µL) com uma das seguintes associações: 0,10 µg/µL PW1 + muscimol; 0,10 µg/µL de PW11 + ácido nipecótico; 0,10 µg/µL de PW11 + ALX 5407 e 0,10 µg/µL de PW11 + riluzol. Quinze minutos após a injeção, foi aplicada uma pressão de 120 mmHg, por 45 min, causando isquemia retiniana. Alguns animais, que faziam parte do grupo isquemia (ISQ), foram sacrificados logo após esse tempo. Já os do grupo isquemia/reperfusão (ISQ/REP) tiveram a PIO normalizada durante 15 min, após a isquemia, permitindo o retorno do fluxo sanguíneo na retina, e só então foram sacrificados. Em seguida, os olhos foram removidos e fixados em solução ALFAC. As retinas isquêmicas com e sem reperfusão apresentaram núcleos picnóticos, vacuolização citoplasmática, edema e desorganização das camadas, característicos deste tipo de lesão. Após ISQ, os tratamentos com 0,10 e 0,20 µg/µL de PW11 preservaram, respectivamente, 17,51 e 37,45% de células na CNI, se comparados com o grupo VE1. Na CCG, quando a PW11 foi associada ao agonista do receptor GABAA, o muscimol, e ao inibidor do transportador de GABA do tipo GAT1, o ácido nipecótico, houve proteção significativa de 37,07 e 44,81%, respectivamente, se comparada ao grupo VE1, indicando inespecificidade da PW11 no sistema gabaérgico. Após ISQ/REP, as densidades celulares na CCG das retinas tratadas com 0,05, 0,10 e 0,20 µg/µL de PW11 foram, respectivamente, 32,88, 24,05 e 28,27% maiores do que a das retinas do grupo VE1. Já na CNI, as densidades celulares após os tratamentos com PW11 foram, respectivamente, 38,78, 35,25 e 30,96% maiores do que a das retinas do grupo VE1. Com relação à presença de neurônios em degeneração marcados com Fluro-Jade C, as retinas dos animais tratados apresentaram menos marcações na CNI, CPI e CCG, se comparadas com as dos grupos VE1 e DMSO. Diante destes efeitos, conclui-se que a PW11 pode ser uma interessante ferramenta para o desenvolvimento de terapias que combinemdiferentes drogas no tratamento do glaucoma e de outras neuropatologias. / Glaucoma is defined as a typical optic neuropathy characterized by ganglion cells loss and consequent optic nerve damage, resulting in a gradual reduction of the visual field and eventual blindness. In regard to compounds present in spider venoms, they represent an interesting source of bioactive molecules and the study about the possible neuroprotective effects of these substances, in experimental models of glaucoma, is an important step to developed new drugs to treating this disease. Therefore, our research group has investigated neuroactive compounds isolated from Parawixia bistriata spider venom. Nowadays, three purified molecules, PbTx1.2.3 (Parawixin 1), FrPbAII (Parawixin 2) and Parawixin 10 showed anticonvulsant and neuroprotective effects. They enhance the L-gluatamate uptake (Parawixin 1 and 10) or inhibit the GABA uptake (Parawixin 2). In addition these compounds, we also isolated the Parawixin 11 (PW11). So far, the results with PW11 showed the anticonvulsant effect in rats after seizures drug-induced and neuroprotetive effect after Status epilepticus pilocarpine -induced. Nevertheless, this study was to exemine if Pw11 could also be neuroprotective in acute glaucoma model and attempt to infer the mechanism of action, comparing it and associating it to muscimol, nipecotic acid, ALX 5407 and riluzole. For this, the model used was the intraocular pressure (IOP) elevation, disrupting the blood flow in retina and causing ischemia. It was used a system with air pressure, comprising of a 27G venous puncture needle connected to an air reservoir coupled to a manometer. Male Wistar rats (200-250 g) were anesthetized and each group (n=4) received an intravitreal injection (volumn = 1,2 µL) in the left eye of one of the following substances: deionized water (VE1); DMSO 4,7%, 0,05 µg/µL of PW11; 0,10 µg/µL of PW11; 0,20 µg/µL of PW11; 5 µg/µL of muscimol;3µg/µL of nipecotic acid; 0,30 µg/µL of ALX 5407;23,45 µg/µL of riluzole. Other groups received an injection (volumn = 2,4 µL) with one of the following associations: 0,10 µg/µL of PW11+muscimol; 0,10 µg/µL of PW11+nipecotic acid; 0,10 µg/µL of PW11+ALX 5407 and 0,10 µg/µL of PW11+riluzole. Fifteen minutes later, the IOP was raised up to 120 mmHg for 45 min, inducing retinal ischemia. Some animals, which were ischemia group (ISCH), were sacrificed immediately thereafter. The ischemia/reperfusion (ISCH/REP) group animals had IOP normalizedduring 15 min, after ischemia, making possible the blood flow return and, then, they were euthanized. Then, the eyes were removed and fixed in ALFAC solution. The ischemic retinas with or without reperfusion showed piknotic nuclei, citoplasmatic vacuolization, edema and disorganization of the retinal layers, characteristics of this lesion type. After ISCH, treatments with 0.1 and 0.2 µg/µL of PW11 preserved, respectively, 17.51 and 37.45% of cells in the INL if compared with VE1 group. In the GCL, when PW11 was associated to muscimol, a GABAA receptor agonist, and to nipecotic acid, a GAT-1 transporter inhibtor, there was significant protection of 37.07 and 44.81%, respectively, if compared with VE1 group, indicating nonspecificity of PW11 in gabaergic system. After ISCH/REP, cell densities in GCL of treated retinas with 0.05, 0.10 ad 0.20 µg/µL of PW11 were 32.88, 24.05 and 28.27% higher than that of VE1 group retinas, respectively. In INL, the cell densities after PW11 treatments were 38.78, 35.25 and 30.96% higher than that of VE1 group retinas, respectively. Regarding the presence of Fluoro-Jade C (FJC) stained degenerating neurons, retinas from treated animals showed less FJC-positive neurons in INL, IPL and GCL if compared with those of VE1 and DMSO groups. In view of these effects, it is concluded that the PW11 can be a useful tool to developed therapies that combine different drugs in glaucoma and other neuropathology treatments.

Orientador: Fabio Trindade Maranhão Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T03:13:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Blanco_YaraCarollo_M.pdf: 1932159 bytes, checksum: 7fa3ee714af53f1bf4da1434c08a29f5 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A malária é sem dúvida a doença parasitária mais importante do mundo, infectando 300-500 milhões de pessoas e levando a óbito cerca de 1-2 milhões de indivíduos anualmente. Malária cerebral (MC) é o mais importante tipo de complicação nas infecções maláricas. MC é uma síndrome multifatorial, entretanto sua patogênese ainda não foi totalmente elucidada. Diversos estudos mostram a adesão de eritrócitos infectados (EI) no endotélio microvascular do hospedeiro. No entanto, várias evidências indicam que um desbalanço da resposta imune e da homeostase, acarretando numa elevada expressão de citocinas pró-inflamatórias também desempenham um papel importante na patogênese da MC. O modelo utilizando camundongos C57BL/6 infectados com Plasmodium berghei ANKA (PbA) parece ser o que mais se assemelha a MC humana, já que em ambos casos ocorre um aumento significativo de citocinas próinflamatórias, da destruição neuronal, da hemorragia cerebral e da concentração de lactato. A terapia de oxigenação hiperbárica (HBO) tem sido amplamente utilizada como potencializador de cicatrização e contra microrganismos anaeróbicos. No entanto, nos últimos anos, diversos estudos têm mostrado que o oxigênio pressurizado é capaz de proteger contra a destruição da barreira hemato-encefálica (BHE), inibir a destruição neuronal, reduzir a produção de citocinas pró-inflamatórias e a expressão ICAM-1, receptor leucocitário, e de EI. Neste estudo, avaliamos os efeitos da HBO na prevenção dos sintomas da MC em camundongos infectados com PbA e nos eritrócitos expostos diretamente ao oxigênio hiperbárico. A utilização do oxigênio hiperbárico mostrou-se capaz de reduzir significativamente a taxa de mortalidade associada à malária cerebral experimental, assim como uma redução da queda da temperatura corporal e dos níveis de parasitemia. Além disso, nossos resultados demonstram que a terapia com oxigênio hiperbárico impede a destruição da BHE. Testes In vitro mostraram que a exposição direta de eritrócitos sadios e de eritrócitos infectados (EI), á HBO não é tóxica e nem capaz de alterar a viabilidade e infectividade de EI. Por último, mostramos que o tratamento com HBO realizado após o quarto dia de infecção (quando a parasitemia já é patente), retarda o aparecimento dos sintomas neurológicos da malária cerebral e morte associada / Abstract: Malaria is the world¿s most nefarious infectious disease, affecting 300-500 million people and leads to death of 1-2 million individuals per year. Cerebral malaria (CM) is the most serious complications that might occur during a malarial infection. CM is a multifactorial syndrome; however its pathogenesis is still a matter of debate. Several studies show that in adhesion of infected erythrocytes (IE) to the host microvascular endothelium is involved. Nevertheless, several bodies of evidence indicate that a unbalance in host immune response and homeostasis, leading to the expression at higher levels of proinflammatory cytokines. Infection of C57BL/6 mice with IE of Plasmodium berghei ANKA (PbA) is the largely used model for CM, as a significant augmentation in the expression levels of proinflammatory cytokines and lactate, neuronal damage and cerebral hemorrhage also occurs. Hyperbaric oxygen therapy (HBO) has been widely used against anaerobic microorganism and as an adjunct therapy in surgeries. However, in the last year several studies have shown that HBO is able to prevent brain-blood-barrier (BBB) breakdown, inhibit neural damage and the syntheses of proinflammatory cytokines and the expression of ICAM-1, a the host receptors involved in the adhesion of leukocytes and IE. Herein, we evaluated the HBO effects in preventing CM specific clinical signs in PbA-infected mice and directly against IE of PbA. The data provided by us demonstrated that HBO treatment reduces significantly CM associated mortality and clinical outcomes, such as hypothermia, BBB dysfunction and is able to inhibit parasite burden early on the infection. In vitro analysis showed that directly exposure to HBO, up to six hours, is not harmful to health erythrocytes neither inhibit parasite development and infectivity. Finally, HBO treatment was able to delay significantly the CM neurological signs and death, even thought administrated after parasite establishment / Mestrado / Mestre em Parasitologia

INTRODUÇÃO: A isquemia cerebral é uma doença de alta prevalência, com desfecho clínico imprevisível, e com profilaxia e tratamento ainda limitados. Na atividade neurocirúrgica, as duas situações em que a isquemia cerebral ocorre com maior freqüência são o vasoespasmo arterial, que ocorre após hemorragia subaracnóidea, e nas microneurocirurgias vasculares, especialmente naquelas em que são realizadas clipagens vasculares temporárias. Dentre todas as formas de neuroproteção a hipotermia tem se mostrado a mais promissora em estudos experimentais. Pode ser aplicada em diferentes momentos do processo isquêmico (pré, intra ou pós-isquemia), sendo a modalidade pré-isquêmica pouco explorada na literatura. O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente o efeito da hipotermia pré, intra e pós-isquêmica na isquemia focal temporária por oclusão da artéria cerebral média em ratos, através de análise morfométrica computacional. MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados 74 ratos machos adultos da linhagem Wistar, divididos em 6 grupos, com 10 animais cada: Controle (C), Sham (S), Controle-Isquêmico (CI), Hipotermia Pré-Isquêmica (IH1), Hipotermia Intra-Isquêmica (IH2), Hipotermia Pós-Isquêmica (IH3). Todos os animais dos grupos isquêmicos foram submetidos à isquemia de 60 minutos, com um período reperfusional de 24 horas. A hipotermia utilizada foi do tipo leve (32 - 34 ºC). No grupo IH1 a hipotermia foi iniciada 30 min antes da oclusão arterial e mantida durante toda a isquemia; no grupo IH2 a hipotermia foi mantida somente durante a isquemia; no grupo IH3 a hipotermia foi mantida por 6 horas, sendo iniciada no exato momento da reperfusão. Após a eutanásia os cérebros foram perfundidos e fixados, sendo realizadas secções coronais de 10 micrômetros, em toda a extensão da área isquêmica, as quais foram coradas pela técnica Luxol Fast Blue. A morfometria foi realizada pelo programa KS400, Carl Zeiss, obtendo-se medidas diretas separadas de cada hemisfério, das áreas em azul (fibras mielinizadas) e em vermelho (corpos neuronais), bem como a área total de cada secção. Medidas derivadas (área isquêmica média, e volumes isquêmicos parcial e aproximado) de cada animal, foram obtidas nos grupos submetidos à isquemia. RESULTADOS: Os parâmetros da homeostase dos animais permaneceram dentro dos limites aceitáveis para este tipo de experimento. Em relação às áreas de fibras mielinizadas (azul) não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Em relação às áreas de corpos neuronais (vermelho), não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). A análise estatística das áreas isquêmicas médias, e dos volumes isquêmicos parciais e aproximados não mostrou diferença significante na comparação entre os grupos CI vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon); mostrou diferença significante entre os grupos CI vs. IH1 (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSÕES: As hipotermias pré-isquêmica e intra-isquêmica mostraram-se neuroprotetoras de forma semelhante, o que não ocorreu com a hipotermia pós-isquêmica. / INTRODUCTION: Cerebral ischemia is a high prevalent disease, with unpredictable clinical outcome, and prophylaxis and treatment remains limited. In the neurosurgical practice cerebral ischemia occurs most frequently due arterial vasospasm after subarachnoid hemorrhage, and in vascular microneurosurgery, mainly when temporary vascular clipping is performed. Among all forms of experimental neuroprotection, hypothermia has been the most promising. It can be applied at different moments of ischemia (pre, intra or post-ischemia), and the pre-ischemic modality is little explored in literature. This study aimed to evaluate comparatively the effect of pre, intra and post-ischemic hypothermia in temporary focal ischemia obtained by middle cerebral artery occlusion in rats, by computational morphometric analysis. MATERIAL AND METHODS: We used 74 Wistar adult male rats divided into six groups of 10 animals each: Control (C), Sham (S), Ischemic-Control (IC), Pre-Ischemic Hypothermia (IH1), Intra-Ischemic Hypothermia (IH2), Post-Ischemic Hypothermia (IH3). All animals in the ischemic groups were subjected to ischemia for 60 minutes with a reperfusion period of 24 hours. It was used mild hypothermia (32 - 34 ºC). In IH1 group hypothermia was initiated 30 minutes before arterial occlusion and maintained throughout the ischemia, in IH2 group hypothermia was maintained only during ischemia, IH3 group hypothermia was maintained for 6 hours, starting at the beginning of the reperfusion. After euthanasia, the brains were perfused and fixed, and coronal sections of 10 microns were performed to the fullest extent of ischemic area, and these sections were stained by Luxol Fast Blue. The morphometry was performed by the KS400 software, Carl Zeiss, obtaining direct separated measurements in each hemisphere, of blue areas (myelinated fibers) and red areas (neuronal bodies) as well as the total area of each section. Derived measures (average ischemic area, and partial and approximated ischemic volumes) were also obtained from the ischemic groups. RESULTS: The animal homeostasis parameters remained within acceptable limits for this type of experiment. Regarding the myelinated areas (blue) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was statistical difference between groups C vs. IC (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Regarding the neuronal bodies areas (red) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was significant difference between C vs. IC groups (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Statistical analysis of average ischemic areas, and partial and approximated volumes of ischemic regions showed no significant difference between groups IC vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon), and showed statistical difference between groups IC vs. iH1 (p = 0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p = 0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSIONS: Pre-ischemic and intra-ischemic hypothermia were shown to be similarly neuroprotective, but this was not true for post-ischemic hypothermia.

A hidrocefalia é uma síndrome complexa caracterizada pelo acúmulo de líquido cérebro-espinal no interior das cavidades ventriculares. Considerando a sua fisiopatologia de caráter multifatorial sendo um dos fatores envolvidos o estresse oxidativo desencadeado pela peroxidação lipídica e formação de radicais livres, este trabalho visa estudar o possível efeito neuroprotetor proveniente do polifenol galato de epigalocatequina (EGCG) na hidrocefalia experimental. Foram utilizados ratos da linhagem Wistar (N=56), com 7 dias de idade. Os filhotes foram submetidos à indução da hidrocefalia pelo método da injeção intracisternal de caulim a 20%. O polifenol foi administrado intraperitonealmente por 9 ou 20 dias consecutivos a partir da indução da hidrocefalia. Aferição do peso corporal diário e testes comportamentais foram realizados. Dez ou 21 dias após a indução da hidrocefalia os animais, profundamente anestesiados, foram sacrificados através da perfusão cardíaca com solução salina. Seus encéfalos foram removidos, fixados com paraformaldeído 3% em tampão fosfato 0,1M e processados para inclusão em parafina. Preparações histológicas foram realizadas para a análise por coloração hematoxilina eosina, solocromo-cianina e imunoistoquímica para GFAP e Ki67. Os diferentes parâmetros de avaliação demonstraram que os animais tratados com o polifenol por 9 dias consecutivos apresentaram redução da atividade astrocitária através da imunomarcação pelo GFAP no corpo caloso, cápsula externa e matriz germinativa; além de apresentarem corpo caloso mais espesso e mielinizado, exibindo uma tonalidade azul mais intensa evidenciada pela coloração solocromocianina. Apesar desses resultados demonstrarem um possível efeito neuroprotetor na fase inicial de instalação da doença, estudos adicionais devem ser realizados para obtenção de uma terapêutica eficiente e segura para o aprofundamento com testes clínicos. / Hydrocephalus is a complex syndrome, characterized by the accumulation of cerebrospinal fluid in cerebral ventricles. Considering its multifactorial pathophysiology, one of the factors being the oxidative stress triggered by lipid peroxidation and free radical formation, this work aims to study the possible neuroprotective effect of the polyphenol epigallocatechin gallate (EGCG) in experimental hydrocephalus. Seven-day old Wistar rats (N=56) were used in this study. The pups were subjected to hydrocephalus induction by kaolin 20% through intracisternal injection. The polyphenol was administered intraperitoneally for 9 or 20 days from the induction of hydrocephalus. Measurement of daily body weight and behavioral tests were performed. The animals, deeply anesthetized, were sacrificed by cardiac perfusion with saline 10 or 21 days after induction of hydrocephalus. Their brains were removed, fixed with 3% paraformaldehyde in 0.1 M phosphate buffer, and processed for paraffin embedding. Preparations were made for histological analysis by hematoxylin and eosin, solochrome-cyanine and immunohistochemistry for GFAP and Ki67. The different evaluated parameters showed that animals treated with the polyphenol for 9 consecutive days displayed reduction on the reactive astrocytes GFAP immunostaining at the corpus callosum, external capsule and germinal matrix, also having thicker and more myelinated corpus callosum exhibiting a more intense blue staining by solocromo-cyanine. Although these results demonstrate a possible neuroprotective effect at the initial onset of the disease, additional studies should be performed to obtain an effective and safe therapy for deeper studies in clinical trials.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de seqüelas neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é vulnerável a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho comportamental no teste do campo-aberto, reconhecimento de objetos, esquiva-inibitória e no rota-rod, bem como a densidade de espinhos dendríticos no hipocampo, utilizando o método de Golgi, em ratos submetidos à HI e expostos ao EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas). Ratos de 7 dias de idade foram submetidos ao procedimento de HI e divididos em 4 grupos experimentais: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Parâmetros comportamentais e morfológicos foram avaliados após 9 semanas de estimulação ambiental. Os dados indicaram que a memória de reconhecimento de objetos foi prejudicada em ratos HI adultos e recuperada após a estimulação pelo ambiente enriquecido; no teste de esquiva-inibitória os animais apresentaramum prejuízo na memória aversiva em animais HI, independentemente do ambiente. Surpreendentemente, no teste do campo-aberto, um maior número de crossings foi identificado nos grupos HI no primeiro minuto quando comparados aos grupos controle. No teste de rota-rod não foram detectadas diferenças entre animais controle e animais HI. Resultados morfológicos demonstraram uma diminuição na densidade de espinhos dendríticos no hipocampo de animais HI, com recuperação pelo EA. A densidade de espinhos dendríticos do hemisfério esquerdo (contralateral à oclusão arterial) obteve os melhores resultados, indicando uma recuperação total do dano hipóxico-isquêmico pelo EA. Os dados dos espinhos dendríticos do hemisfério direito indicaram uma recuperação parcial pela estimulação ambiental nos animais HI. Concluindo, o enriquecimento ambiental foi efetivo na recuperação do déficit comportamental e da densidade de espinhos dendríticos nos neurônios hipocampais conseqüente à hipóxia-isquemia neonatal em ratos. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is responsive to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aim of this study was to investigate behavioral performance in the open field apparatus, objects recognition, inhibitory avoidance and in the Rota-rod apparatus, and dendritic spines density in the hippocampus, using the Golgi technique, in rats submitted to the HI and exposed to EE (1h/day, 6 days/week, 9 weeks). Seven-days old rats were submitted to the HI procedure and divided in 4 groups: control in standard conditions (CTSE), control in enriched environment (CTEE), HI in standard conditions (HISE) and HI in enriched environment (HIEE). Behavioral and morphological parameters were evaluated after 9 weeks of environmental stimulation. Data indicated that object-recognition memory was impaired in HI adult rats and recovered after stimulation by the EE; in the inhibitory avoidance task was demonstrated aversive memory impairment in HI animals, independent of the environment. Interestingly, in the open field task, significant more crossing responses were identified in HI groups, in the first minute, comparing to control groups. No differences between control and HI adult animals were detected in the rota-rod test. Morphological results demonstrated a decreased spines density in the hippocampus of the HI animals, with recovery by the EE. Dendritic spines density from left hemisphere (contralateral to arterial occlusion) obtained the better results, indicating a total recovery effect of the EE on HI damage. Data of dendritic spines from right hemisphere indicated a partial recovery by the environmental stimulation on HI animals. Concluding, environmental enrichment was effective in recovery behavioral impairment and dendritic spine density in hippocampal neurons, consequent to neonatal hypoxia-ischemia in rats.

A encefalopatia hipóxico-isquêmica neonatal é a causa mais importante de dano cerebral que ocorre no período de desenvolvimento e maturação causando à criança sequelas neurológicas de grande impacto ao longo da vida. O ambiente é um importante aliado no processo de reabilitação neuropediátrica, sendo muito utilizado pelos profissionais da saúde. Estímulos ambientais podem servir como estratégia de tratamento e inúmeros estudos têm demonstrado o seu potencial neuroprotetor. Este trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento motor em dois momentos do desenvolvimento e os possíveis benefícios do enriquecimento ambiental em ratos submetidos à hipóxia-isquemia cerebral neonatal. Ratos Wistar machos e fêmeas foram submetidos a um modelo de lesão hipóxico-isquêmica encefálica neonatal no 7º dia pós-natal. Em um primeiro momento, foram avaliados com 22 dias e 42 dias de vida, e num segundo momento, foram submetidos a um protocolo de enriquecimento ambiental que iniciava no 8º dia de vida. Para avaliação do comportamento motor foi utilizado o teste de suspensão na barra, teste rota Rod e teste da caminhada na escada horizontal. Os animais não apresentaram alterações sensoriomotoras com 22 dias de vida, porém com 42 dias as alterações foram significativas. O enriquecimento ambiental promoveu uma recuperação parcial dos déficits motores em ratos machos quanto à latência de queda no teste da barra e no Rota Rod. As fêmeas demonstraram um melhor aproveitamento do ambiente enriquecido que lhes proporcionou uma melhor performance no teste da caminhada e uma curva de aprendizado no teste Rota Rod. Quanto à morfologia, o enriquecimento ambiental não foi capaz de promover modificações significativas no dano hipocampal e estriatal. Com base nos nossos resultados, podemos concluir que tanto animais com 22 DPN como com 42 DPN apresentaram alterações sensoriomotoras promovidas pela HIE neonatal e são influenciadas pelo gênero. O enriquecimento ambiental teve efeito neuroprotetor, melhorando o desempenho motor sem alterações morfológicas significativas. / The neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy is the most important cause of brain damage that occurs during development and maturation, causing neurological damage to the child with a big impact throughout the life. The environment is important in the process of neuropediatric rehabilitation and is widely used by health professionals. Enriched environmental serve as a treatment strategy and several studies have demonstrated its effects neuroprotective. This study aimed to evaluate motor behavior in two stages of development and the possible benefits of environmental enrichment in rats with neonatal cerebral hypoxia-ischemia. Male and female Wistar rats were subjected to a model of hypoxic-ischemic neonatal brain at the 7th postnatal day. At first, were evaluated 22 days and 42 days of life, and subsequently, underwent a protocol of environmental enrichment that began on the 8th day of life. For evaluation of motor behavior test was used to Grip Test, Rota Rod test and ladder walking test. The animals no showed sensorimotor disturbance with 22 days of life but with 42 days the changes were significant. Environmental enrichment promoted a partial recovery of motor deficits in male rats on the latency to fall in the Grip test and the Rota Rod test. The females showed a better application of the enriched environment that gave them a better performance in the ladder walking test and a learning curve in Rota Rod test. As to morphology, environmental enrichment did not cause significant changes in striatal and hippocampal damage. Based on our results, we conclude that changes in sensorimotor function sponsored by HIE is progressive and influenced by gender. Environmental enrichment had a neuroprotective effect, improving motor performance, without significant morphological changes.