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.

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 hipoperfusão cerebral crônica (HCC) é um importante fator de risco para o declínio cognitivo e outras disfunções cerebrais, tais como Doença de Alzheimer e Demência Vascular. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito neuroprotetor do Resveratrol (RSV), avaliando parâmetros comportamentais, bioquímicos e morfológicos, em um modelo experimental de Demência Vascular. Ratos Wistar adultos foram submetidos ao modelo modificado da HCC através da oclusão permanente de 2 vasos (2VO) e tratamento diário, iniciado uma hora após oclusão permanente dos vasos, com injeções intraperitoneais (20 mg/kg) de RSV durante 7 dias. Os testes comportamentais foram realizados entre o 35° e 45° dias após a cirurgia - 2VO, através da tarefa do labirinto aquático de Morris, na qual os animais foram avaliados quanto ao desempenho da memória espacial. Ao final dos testes comportamentais, um grupo dos animais foi perfundido transcardiacamente para análise histológica, outro grupo foi submetido à eutanásia em 3 tempos (3, 14 e 45 dias após a lesão isquêmica) para avaliação da expressão de NGF (fator de crescimento do nervo). Os resultados demonstraram que o tratamento com RSV atenuou significativamente a morte das células piramidais na região CA1 do hipocampo e preveniu o déficit da memória espacial. O aumento da expressão de NGF foi evidenciado no 3° dia após indução da HCC em todos os animais isquêmicos e no 45° dia após indução da HCC nos animais tratados com RSV. Com base nesses dados, hipotetizamos que o aumento, em longo prazo, na expressão de NGF no hipocampo após a HCC pode caracterizar uma das vias envolvidas nos mecanismos neuroprotetores do RSV. / Chronic cerebral hypoperfusion (CCH) is an important risk factor for cognitive decline and other brain dysfunctions, such as Alzheimer’s Disease and Vascular Dementia. The aim of the present study was to investigate the neuroprotective effect of Resveratrol (RSV) on behavioral, biochemical and morphological parameters in an experimental model of Vascular Dementia. Adult Wistar rats were submitted to the CCH modified model by means of permanent 2-vessel occlusion (2VO) and daily treatment, initiated one hour after permanent vessel occlusion, with intraperitoneal injections (20 mg/kg) of RSV for 7 days. Behavioral testing was performed between the 35th and the 45th day after 2VO surgery in the Morris Water Maze task, allowing for the evaluation of spatial memory function. At the end of the behavioral assessment, half of the animals were transcardially perfused for histological analysis and the remaining were euthanized in 3 times (3. 14 and 45 days after ischemic injury) for NGF expression evaluation (neural growth factor). Results demonstrate that the treatment with RSV significantly attenuated pyramidal cell death in CA1 hippocampal field and prevented spatial memory impairment. The increase of NGF expression was evidenced on the 3rd day after CCH induction in all ischemic animals and on the 45th day after CCH induction in animals treated with RSV. On the basis of these data, we hypothesize that the long term increase in NGF expression in the hippocampus after CCH may characterize one pathway involved in the neuroprotective mechanisms of RSV.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T19:38:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CatianeBisogninAlves.pdf: 1685484 bytes, checksum: f55dbdb3d23dcf00e605bf4bcddc7bb7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:38:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CatianeBisogninAlves.pdf: 1685484 bytes, checksum: f55dbdb3d23dcf00e605bf4bcddc7bb7 (MD5) Previous issue date: 2015-03-06 / Statins are cholesterol-lowering agents due to the inhibition of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase. Recent studies have shown pleiotropic effects for statins, such as anti-epileptic effect in rodents. Quinolinic acid (QA) is an endogenous glutamate analog that may be involved in the etiology of epilepsy and is related to disturbances on glutamate release and uptake. The nanoparticles have become an important focus of therapeutic research on brain because they are an especially effective form of drug delivery. Therefore, considering the therapeutic potentials of nanocapsules, in the present study the protective effect of simvastatin in nanoencapsulated (SN) or free form (SF) is evaluated in QA-induced seizures in rats. Male adult Wistar rats (250-300 g) were pretreated orally during 21 days with control formulation (drug-unloaded NCs, CF), SN or SF at 1 mg/kg/day. After pretreatment, rats were infused with 4 μL of 239.2 nmol QA at right lateral brain ventricle and observed for behavioral changes during 10 min. Twenty four hours after seizures, rats were evaluated for locomotion, balance, gait and memory. CF had pH 6.75 ± 0.19, particle diameter of 213.91 ± 19.96 nm, polydispersity index of 0.167 ± 0.05 and zeta-potential values were -16,28 ± 7,90. SN had pH 6.68 ± 0.25, particle diameter of 215.25 ± 30.58 nm, polydispersity index of 0.151 ± 0.07 and zeta potential values were -16.13 ± 8.19 mV. The body weight of rats did not change during the treatment period. The pretreatment com SN or SF did not change the seizures or number of death following QA infusion. In the group CF + QA the number of rats with fall in the Beam Balance task was higher than Naive group, effect prevented by SN and SF. The groups CF + Sal and SF + QA showed a reduced number of rearings in the Open Field test, besides the increased stride length in the Footprint test. Rats infused with SF + QA had impairment of memory in the Avoidance Inhibitory Memory task and SN or SF did not change this damage effect. Altogether, the present results exhibit that simvastatin in nanoencapsulated or free form at the dose 1 mg/kg/day administered for 21 days was not able to protect rats against the behavioral damages induced by QA in rats (with exception on balance parameter). Another strategies need to investigate to better evaluate the effect of nanocapsules against cerebral damage induced by QA. / As estatinas são agentes de redução de colesterol devido à inibição da 3-hidroxi-3-metilglutaril coenzima A (HMG-CoA) redutase. Estudos recentes demonstram que as estatinas possuem efeitos pleiotrópicos, como efeito anti-epilético em roedores. Contudo, pequenas quantidades de sinvastatina atravessam a barreira hematoencefálica, sendo necessárias elevadas quantidades do fármaco, gerando os efeitos colaterais indesejáveis, o que poderia ser um problema na sua utilização para o tratamento de doenças que afetam o sistema nervoso central. O ácido quinolínico (AQ) é um análogo endógeno do neurotransmissor glutamato, que está envolvido na etiologia da epilepsia devido a perturbações na liberação e captação de glutamato. As nanopartículas tornaram-se um importante foco de pesquisas terapêuticas para o cérebro, pois é uma forma especialmente eficaz de entrega de fármacos em locais onde há baixa permeabilidade. Portanto, considerando as potencialidades terapêuticas de nanocápsulas, no presente estudo é avaliado o efeito protetor da sinvastatina na forma nanoencapsulada (NS) e livre (SL) no modelo de convulsão induzida por AQ em ratos. Os ratos Wistar adultos machos (250-300 g) foram pré-tratados via oral por 21 dias com nanocápsulas brancas (sem fármaco, NB), NS ou SL, na dose de 1 mg/kg/dia. Após o pré-tratamento, os ratos receberam uma infusão de 4 μL de 239,2 nmol de AQ no ventrículo cerebral lateral direito. Os animais foram observados por 10 minutos para a ocorrência de alterações comportamentais. Vinte e quatro horas após as convulsões, os ratos foram testados quanto locomoção, equilíbrio, marcha e memória. As NB apresentaram um pH 6,75 ± 0,19, diâmetro de partícula de 213,91 ± 19,96 nm, índice de polidispersão de 0,167 ± 0,05 e potencial zeta -16,28 ± 7,90 mV. As NS apresentaram um pH de 6,68 ± 0,25, diâmetro de partícula de 215,25 ± 30,58 nm, índice de polidispersão de 0,151 ± 0,07 e potencial zeta -6,13 ± 8,19mV. Não houve redução do peso corporal dos animais ao longo do tratamento. O pré-tratamento com NS ou SL não causou alteração nas convulsões ou número de mortes ocasionadas pela infusão de AQ. O grupo NB + AQ possui maior número de animais com quedas na tarefa de Equilíbrio na Passarela Elevada, efeito prevenido pelo pré-tratamento com NS ou SL. Os grupos NS + Sal e SL + AQ tiveram uma redução no número de explorações verticais no Campo Aberto, além de apresentarem um aumento no padrão do comprimento da passada no teste de Impressão das Patas. Os ratos tratados com NB + AQ tiveram prejuízo de memória avaliado na tarefa da Esquiva Inibitória, e o pré-tratamento com NS ou SL não preveniu esse efeito. No geral, os resultados demonstram que a sinvastatina nanoencapsulada ou na forma livre na dose de 1 mg/kg/dia administrada por 21 dias não induziu efeitos protetores contra os danos observados após a infusão de AQ (com exceção do equilíbrio). Outras estratégias devem ser exploradas para avaliar o efeito dessas formulações no dano cerebral induzido pelo AQ.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-22T12:07:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PricilaTolioMuller.pdf: 1581572 bytes, checksum: 2ee45bab6500d240c98b9a12ad2e330d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PricilaTolioMuller.pdf: 1581572 bytes, checksum: 2ee45bab6500d240c98b9a12ad2e330d (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Epilepsy is characterized by a cerebral disorder with interruptions, recurrent and unpredictable of normal brain function. Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the brain and is involved in the mechanism of status epilepticus - a prolonged and self-sustaining seizure. The drug N-methyl-D-aspartate (NMDA) is a synthetic excitotoxin that acts as a specific agonist for the NMDA receptor subtype of glutamate. Pre- and post-conditioning strategies provide a proposal for molecular mechanisms responsible for endogenous neuronal protection. The aim of the study is evaluating the effect of NMDA in different doses against damage following status epilepticus induced by pilocarpine in animal model of epilepsy. For this purpose, 210 adult male mice (60 days, 30-40 g) Swiss albino were treated intraperitoneally with pilocarpine (100 mg/kg every 20 min up to a maximum of 300 mg/kg) evoking status epilepticus. All animals were exposed to behavioral tasks for motor evaluation (locomotion, balance, motor coordination) and memory, followed by evaluation of cellular viability at 30 days post-pilocarpine. The pilocarpine death in approximately 40% of the mice during 24 hours. Treatment with lower doses of NMDA (18 mg/kg) prolonged survival time without change the outcome. The other NMDA doses also had no significant effect on the number of deaths. The status epilepticus caused reduction of the locomotor activity of the mice, an effect reversed by treatment with NMDA 37 mg/kg. The pilocarpine group mice did not show expressive cognitive deficit during acquisition of memory, however reduced evocation. Cellular viability assessed 30 days after status epilepticus indicated damage by MTT test, but not by propidium iodide. Only the 18 mg/kg NMDA reduced damage. It is concluded that the dose 18 mg/kg NMDA induced neuroprotection in surviving animals. The cellular mechanisms of NMDA-induced tolerance remain unknown, but the present study reinforces the dual NMDA effect, since the same dose that increased the mortality rate was able to reduce cellular damage. / A epilepsia é caracterizada por uma desordem cerebral com interrupções, recorrentes e imprevisíveis da função cerebral normal. O glutamato é o principal neurotransmissor excitatório no cérebro e está envolvido no mecanismo de status epilepticus - estado de mal epiléptico, convulsões espontâneas. O fármaco N-metil-D-aspartato (NMDA) é uma excitotoxina sintética que age como agonista específico do subtipo de receptor NMDA do glutamato. As estratégias de pré- e pós-condicionamento fornecem uma nova proposta de mecanismos moleculares responsáveis pela proteção neuronal endógena. Diante do exposto, neste trabalho avaliamos o efeito do NMDA em diferentes doses contra danos decorrentes do status epilepticus induzido por pilocarpina em modelo animal de epilepsia. Para tal, foram utilizados 210 camundongos machos adultos (60 dias, 30-40g) da linhagem albino Swiss que foram tratados pela via intraperitoneal com pilocarpina (100 mg/kg a cada 20 min até o máximo de 300 mg/kg) para a indução do status epilepticus. Todos os animais foram submetidos a tarefas comportamentais para avaliação motora (locomoção, equilíbrio, coordenação motora) e memória, seguidas de avaliação de viabilidade celular em 30 dias pós-pilocarpina. O modelo de epilepsia induzido por pilocarpina induziu morte de aproximadamente 40% dos animais em 24 horas. O tratamento com a menor doses de NMDA (18 mg/kg) aumentou o período de sobrevivência dos animais, mas não modificou o desfecho. As demais doses de NMDA também não tiveram efeito significativo no número total de mortes. O status epilepticus causou redução da atividade locomotora dos camundongos, efeito revertido pelo tratamento com NMDA 37 mg/kg. O grupo pilocarpina não demonstrou expressivo déficit cognitivo na aquisição da memória, mas sim na evocação. A avaliação tardia, aos 30 dias, da viabilidade celular indicou efeito danoso da pilocarpina no teste do MTT, com proteção significativa de NMDA 18 mg/kg. Conclui-se que o NMDA na dose de 18 mg/kg nos animais sobreviventes induziu neuroproteção. Os mecanismos celulares da tolerância induzida por NMDA permanecem desconhecidos, mas o presente estudo reforça a função dual do NMDA, pois a mesma dose que aumentou a taxa de mortalidade foi capaz de reduzir o dano celular.

A coenzima Q10 é uma provitamina lipossolúvel sintetizada endogenamente e naturalmente encontrada em alimentos como a carne vermelha, peixes, cereais, brócolis e espinafre. É comercializada como suplemento alimentar e utilizada em formulações cosméticas. Localiza-se na membrana de organelas celulares como retículo endoplasmático, vesículas e membrana interna da mitocôndria, onde atua como um cofator essencial na cadeia respiratória. Apresenta propriedades antioxidantes e potencial no tratamento de doenças neurodegenerativas e neuromusculares. O objetivo deste trabalho foi investigar os possíveis efeitos protetores de uma formulação hidrossolúvel de coenzima Q10 em células PC12 expostas à cisplatina, um fármaco antineoplásico que tem a neurotoxicidade como um dos fatores limitantes à sua utilização. A linhagem celular PC12 (feocromocitoma de ratos) utilizada nesta investigação é um reconhecido modelo in vitro para estudos neuronais. Os métodos empregados foram os ensaios do MTT, cometa, citoma micronúcleo com bloqueio da citocinese, crescimento de neuritos e análise da expressão do gene Tp53. Os resultados obtidos na avaliação da citotoxicidade da coenzima Q10 (0,1 - 20 µg/mL) mostraram que este antioxidante foi citotóxico às células PC12 na concentração de 20,0 µg/mL e não apresentou citotoxicidade em baixas concentrações. Para os ensaios do citoma e cometa, foram selecionadas três concentrações não citotóxicas de coenzima Q10 (0,1; 0,5 e 1,0 µg/mL) que não apresentaram mutagenicidade e genotoxicidade às células PC12. O efeito protetor da coenzima Q10 sobre a cisplatina no ensaio do citoma foi caracterizado pela diminuição da freqüência de micronúcleos e brotos nucleares, entretanto a proteção da coenzima Q10 não foi evidenciada no ensaio cometa. Alterações significativas na expressão do gene Tp53 não foram observadas no tratamento coenzima Q10 (1,0 µg/mL) associado à cisplatina (0,1 µg/mL). A coenzima Q10 (0,1 e 1,0 µg/mL) não foi neurotóxica em células PC12 indiferenciadas e diferenciadas após exposição ao fator de crescimento do nervo, e seu melhor efeito neuroprotetor foi observado na menor concentração avaliada. A coenzima Q10 reduziu a citotoxicidade da cisplatina (10,0 µg/mL) em células PC12 indiferenciadas e estimulou o crescimento de neuritos em células PC12 diferenciadas. A determinação dos efeitos citoprotetores da coenzima Q10 em um modelo neuronal é importante para elucidar possíveis estratégias de neuroproteção que poderiam ser aplicadas aos pacientes submetidos à quimioterapia. / Coenzyme Q10 is a liposoluble provitamin endogenously synthesized and naturally found in various foods items, such as meat, fish, cereals, broccoli and spinach. It is a dietary supplement in some countries and used in cosmetic formulations. Coenzyme Q10 is located in the membrane of cellular organelles such as endoplasmic reticulum, vesicles and inner mitochondrial membrane, where acts as an essential cofactor in the respiratory chain. It has antioxidant properties and potential in the treatment of neurodegenerative and neuromuscular diseases. The objective of this study was to investigate the possible protective effects of a water-soluble formulation of coenzyme Q10 in PC12 cells exposed to cisplatin, an anticancer drug that has neurotoxicity as a dose-limiting factor. The PC12 cell line (rat pheocromocytoma) used in this investigation is a recognized in vitro model for neuronal studies. The methods used were the MTT, comet, cytokinesis-block micronucleus cytome, neurite outgrowth assays and expression of Tp53 gene. The results obtained in the cytotoxicity of coenzyme Q10 (0.1-20 µg/mL) showed that this antioxidant was cytotoxic to PC12 cell at a concentration of 20.0 µg/mL and it was not cytotoxic at low concentrations. For the cytome and comet assays, were selected three non-cytotoxic concentrations of coenzyme Q10 (0.1, 0.5 and 1.0 µg/mL) without mutagenicity and genotoxicity PC12 cells. The protective effect of coenzyme Q10 in cytome assay was characterized by decreased frequency of micronuclei and nuclear buds induced by cisplatin, however the protection of coenzyme Q10 was not evidenced by the comet assay. No significant change in the Tp53 gene expression were observed in the coenzyme Q10 (1.0 µg/mL) plus cisplatin (0.1 µg/mL) treatment. Coenzyme Q10 (0.1 and 1.0 µg/mL) was not neurotoxic in undifferentiated and nerve growth factor differentiated PC12 cells and the lowest concentration evaluated showed the best neuroprotective effect. The coenzyme Q10 treatment reduced the citotoxicity of cisplatin (10.0 µg/mL) in undifferentiated PC12 cells and stimulated the neurite outgrowth in differentiated PC12 cells. Determination of the cytoprotective effects of the coenzyme Q10 in a neuronal model is important to elucidate possible strategies for neuroprotection that could be applied to patients undergoing chemotherapy.

As doenças neurodegenerativas (DN), incluindo doença de Alzheimer e doença de Parkinson, estão entre as principais causas de mortalidade e morbidade nos países ocidentais. Não há ainda um tratamento definitivo para estas neuropatias, mas os estudos têm apontado para mecanismos comuns de toxicidade, que incluem disfunção mitocondrial, estresse oxidativo e apoptose. Assim, as mitocôndrias constituem alvos importantes para futuras estratégias de neuroproteção visando tratar, prevenir ou retardar a neurodegeneração. A biodiversidade da fauna brasileira representa uma fonte promissora e ainda pouco explorada de novas moléculas com (i) atividade neuroprotetora e, portanto, potencial para originar novos fármacos para o tratamento destas doenças; ou ainda com (ii) atividade neurotóxica, podendo ser utilizadas como ferramentas de estudo de mecanismos de neurotoxicidade. O presente estudo teve por objetivo investigar o possível potencial neuroprotetor e/ou neurotóxico de peptídeos de baixo peso molecular, obtidos a partir do veneno de diferentes espécies de serpentes do gênero Bothrops por meio da investigação dos efeitos destes compostos na função mitocondrial de cérebro de rato. Duas das frações estudadas (obtidas a partir do veneno da B. atrox e da B. jararaca) apresentaram um interessante potencial protetor contra o intumescimento osmótico mitocondrial e a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), eventos associados à transição de permeabilidade mitocondrial e à morte celular. Por outro lado, outra fração, obtida a partir do veneno da B. pirajai, apresentou potencial neurotóxico. Estes achados podem ser úteis para estudos mecanísticos e também no estabelecimento de futuras estratégias de tratamento das doenças neurodegenerativas, tendo as mitocôndrias como alvos terapêuticos (terapia alvo). / The neurodegenerative diseases, including Alzheimer\'s and Parkinson\'s diseases, are among the main causes of morbidity and mortality in Western countries. A definitive treatment for these neuropathies has not yet been found, but studies have indicated common mechanisms of toxicity, including mitochondrial dysfunction, oxidative stress and apoptosis. Therefore, mitochondria represent important targets for the future neuroprotective strategies aimed to treat, prevent or delay the neurodegeneration. The Brazilian fauna biodiversity represents a promising and under explored source of new molecules with (i) neuroprotective activity and potential to originate new drugs for the treatment of these diseases; or yet, with (ii) neurotoxic activity, representing tools to study neurotoxicity mechanisms. The present study aimed to investigate the possible neuroprotective and/or neurotoxic potential of low-molecular-mass peptides extracted from the venom of different species of Bothrops genus snakes by investigating their effects on rat brain mitochondrial function. Two of the studied fractions (from B. atrox and B. jararaca venoms) presented an interesting protective potential against both the mitochondrial swelling and reactive oxygen species (ROS) production, events associated with mitochondrial permeability transition and cell death. On the other hand, other fraction (from B. pirajai venom) presented a neurotoxic potential. These findings might be useful for mechanistic studies and also for the establishment of future strategies of neurodegenerative diseases treatment, using mitochondria as therapeutic targets (targeted therapy).

As doenças neurodegenerativas (DN) estão entre as principais causas de mortalidade e morbidade nos países ocidentais. Não há ainda um tratamento definitivo para estas neuropatias, mas os estudos têm indicado mecanismos comuns de toxicidade que incluem disfunção mitocondrial, estresse oxidativo e apoptose. Assim, as mitocôndrias constituem alvos importantes para futuras estratégias de neuroproteção a fim de tratar, prevenir ou até mesmo retardar a neurodegeneração. Neste contexto, o canabidiol (CBD), um constituinte não psicoativo da Cannabis sativa e cuja propriedade neuroprotetora tem sido sugerida por diferentes estudos, surge como uma alternativa bastante promissora. Diferentes mecanismos moleculares podem estar envolvidos na neuroproteção exercida pelo CBD. Embora o potencial efeito benéfico do canabidiol com relação às doenças neurodegenerativas já tenha sido sugerido, não há ainda estudos que abordem precisamente os mecanismos de proteção contra a toxicidade mitocondrial cerebral, evento chave no processo neurodegenerativo. O presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos do CBD em mitocôndrias cerebrais de rato, bem como possíveis mecanismos de neuroproteção. Foram avaliados os seguintes parâmetros: função mitocondrial, estresse oxidativo mitocondrial e transição de permeabilidade de membrana mitocondrial (TPMM). Os resultados obtidos sugerem que o canabidiol é capaz de proteger as mitocôndrias cerebrais contra o intumescimento osmótico induzido por cálcio/fosfato, contra a produção de H2O2 induzida por terc-butil hidroperóxido e contra a peroxidação lipídica induzida por Fe2+ e citrato. A captação mitocondrial de cálcio e a capacidade fosforilativa não foram afetadas. / Neurodegenerative diseases (ND) are among the leading causes of mortality and morbidity in Western countries. There is not a definitive treatment for these neuropathies, but studies have indicated mechanisms of toxicity which include mitochondrial dysfunction, oxidative stress and apoptosis. Therefore, mitochondria are important targets for future neuroprotective strategies to treat, prevent or even slow the neurodegeneration. In this context, cannabidiol (CBD), a constituent of non-psychoactive Cannabis sativa and whose neuroprotective property has been suggested by different studies, emerges as a promising alternative. Different molecular mechanisms may be involved in the neuroprotection exerted by CBD. Although the potential beneficial effects of cannabidiol in relation to neurodegenerative diseases has already been suggested, there are no studies addressing specifically the mechanisms of protection against mitochondrial toxicity brain, a key event in the neurodegenerative process. This study aimed to investigate the effects of CBD on rat brain mitochondria, as well as the mechanisms of neuroprotection. The following parameters were evaluated: mitochondrial function, mitochondrial oxidative stress and permeability transition of the mitochondrial membrane (MPT). The results suggest that cannabidiol can protect brain mitochondria against: the osmotic swelling induced by calcium/phosphate, the production of H2O2 induced by tert-butyl hydroperoxide and the lipid peroxidation induced by Fe2+ and citrate. The mitochondrial calcium uptake and phosphorylative capacity were not affected.

Peçonhas de aranhas são uma rica fonte de moléculas, dentre as quais se destacam os peptídeos neuroativos, que atuam no tecido nervoso de insetos e mamíferos, tais como receptores colinérgicos e glutamatérgicos A retina constitui um neuroepitelio, uma das membranas do segmento posterior do olho, é uma extensão do sistema nervoso central. A lesão isquêmica nesse tecido desencadeia um processo de degeneração celular, sendo os neurônios os principais afetados. Várias patologias oculares, como o glaucoma, estão associadas a uma degeneração neuronal secundária à isquemia, na qual o excesso de L-glutamato (L-Glu) extracelular é lesivo aos neurônios. A peçonha da aranha Parawixia bistriata contém componentes com grande potencial neuroprotetor, como a Parawixina10 (Pwx10), que atua potencializando o transporte de L-Glu e glicina para o meio intracelular. Neste contexto, diante da necessidade de se buscar novas terapias para o tratamento de neuropatologias e de se entender a lesão isquêmica, a Pwx10 surge como potencial fármaco neuroprotetor. Portanto, o objetivo deste trabalho foi analisar o potencial neuroprotetor da Pwx10, em um modelo de isquemia retiniana aguda, com e sem reperfusão, em ratos Wistar. Durante os experimentos de isquemia (ISQ), a pressão intra-ocular (PIO) foi aumentada para 120 mmHg, e mantida por 45 minutos. Nos experimentos em que houve reperfusão (ISQ/REP), após a isquemia, a pressão foi reduzida aos níveis normais e mantida por mais 15 minutos, de forma a restaurar o fluxo sanguíneo e os níveis basais da PIO. As drogas utilizadas para tratamento foram injetadas por via intravitrea, 15 minutos antes do início da isquemia. Após a cirurgia foram realizados os processos histológicos que envolvem técnicas de H-E e Fluoro-Jade C. Em seguida, foram analisadas as densidades de células viáveis na camada nuclear interna (CNI) e camada de células ganglionares (CCG). Os resultados mostraram que os tratamentos com a Pwx10 protegeram as células da CNI tanto em ISQ como ISQ/REP. Comparada com o Riluzole, a Pwx10 foi mais eficaz em CCG ISQ em 15% e CNI ISQ/REP em 23%. Portanto, a Pwx10 apresenta efeitos neuroprotetores em ratos Wistar submetidos à isquemia retiniana aguda, seguida por reperfusão ou não. / Spider venoms are a rich source of molecules, among which stand out the neuroactive peptides that act on the nervous tissue of insects and mammals, such as cholinergic and glutamatergic receptors. The retina is a neuroepithelium, a membrane lining the cavity of the eyeball, it being an extension of the central nervous system. Ischemic injury that tissue triggers a cell degeneration process, and the neurons affected major. Various eye diseases such as glaucoma, are associated with neuronal degeneration secondary to ischemia in which excess L-glutamate (L-Glu) extracellular is harmful to neurons. The venom of Parawixia bistriata spider contains components with high neuroprotective potential, as Parawixina10 molecule (Pwx10), which operates enhancing the transport of L-Glu and glycine to the intracellular medium. In this context, on the need to seek new therapies for the treatment of these diseases and to understand the ischemic injury, Pwx10 emerges as potential neuroprotective drug. Therefore the aim of this study was to evaluate the neuroprotective potential of Pwx10 on an acute retinal ischemia model, with and without reperfusion in rats. During the experiments ischemia (ISC), the intraocular pressure (IOP) was increased to 120 mmHg and maintained at this level for 45 minutes. In experiments in which there was reperfusion (I/R) after the period of ischemia, the pressure was reduced to normal levels and maintained there for 15 minutes in order to restore blood flow and baseline IOP. The drugs used for the treatment were intravitreally injected 15 minutes before the onset of ischemia. After surgery were performed histological techniques involving procedures H-E and Fluoro-Jade C. Then, viable cell densities in the inner nuclear layer were analyzed (INL) and ganglion cell layer (GCL). The results showed that the treatments with Pw10 protected the INL cells both in ISC as IR. Compared with Riluzole, the Pwx10 was more effective in GCL ISC 15% and INL I/R 23%. Therefore, Pwx10 shows neuroprotective effects in Wistar rats with acute retinal ischemia followed by reperfusion or not.