O estrógeno é importante para o desenvolvimento de redes neuronais. Assim, investigamos mecanismos celulares relacionados à neuroproteção, através da sinalização rápida mediada pelo GPER-1 em cultura mistas e enriquecida de neurônios submetidas ou não à privação de glicose/oxigênio (PGO). Mostramos que as células corticais em cultura expressam o receptor GPER-1 e esta marcação encontra-se dispersa tanto no citosol como no núcleo. Nossos resultados mostraram que a proteção, via sinalização estrogênica, foi dependente da composição celular. A ausência da sinalização via GPER-1 previamente à PGO aumentou a morte celular induzida pela PGO, sugerindo que o bloqueio desta sinalização via GPER-1 pode estar relacionado ao pior prognóstico de lesões isquêmicas, e a suplementação com G1 no meio de cultura durante a privação e reperfusão atenuaram estes efeitos. Além disso, nossos resultados apontam para a influência das células da glia como mediadores do papel neuroprotetor, via sinalização estrogênica não-nuclear, neste contexto de privação de glicose/oxigênio. / Estrogen is important to the development of neural networks. Thus, we investigated the cellular mechanisms related to neuroprotection through the rapid signaling mediated by GPER-1 in mixed culture and enriched neurons submitted or not to glucose/oxygen deprivation (OGD). We showed that cortical cell cultures express GPER-1 receptor and this are dispersed both in the cytosol and the nucleus. Our results showed that protection via estrogen signaling was dependent on the cellular composition. The lack of a signaling pathway GPER-1 before OGD increased cell death induced by OGD, suggesting that blocking of GPER-1 signaling pathway could be related to poor prognosis of ischemic lesions and G1 supplementation of culture media during deprivation and reperfusion attenuated these effects. In addition, our results point to the influence of glial cells as mediators of the neuroprotective role via non-nuclear estrogen signaling in this context of glucose/oxygen deprivation.

A doença de Parkinson (DP) caracteriza-se pela perda progressiva de neurônios dopaminérgicos da substância nigra, o que acarreta diversas disfunções motoras. Não há ainda tratamentos capazes de deter ou retardar a degeneração dos neurônios dopaminérgicos, e os medicamentos hoje empregados na clínica apenas amenizam os sintomas, sem alterar a progressão da DP. No presente estudo foi avaliada a atividade neuroprotetora do éster fenetil do ácido cafeico (CAPE), um componente abundante do própolis de abelhas, com atividade anti-inflamatória, antiviral, antioxidante e imunomodulatória. Estudos têm sugerido seus efeitos benéficos contra as doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson, e alguns mecanismos têm sido propostos; porém muitos dos estudos com CAPE foram feitos apenas em culturas celulares. Este é o primeiro estudo a demonstrar que a administração intraperitoneal do CAPE protege contra a perda neuronal dopaminérgica e a disfunção motora induzidas pela neurotoxina 6-OHDA em ratos, confirmando a capacidade do CAPE de atravessar a barreira hematoencefálica e exercer seus efeitos benéficos no sitema nervoso central (SNC). Adicionalmente foram empregados dois modelos in vitro para o delineamento de possíveis mecanismos de neuroproteção: (i) mitocôndrias isoladas de cérebro de ratos não tratados e (ii) células SH-SY5Y tratadas com 6-OHDA. Os achados in vivo e in vitro sugerem o envolvimento dos seguintes mecanismos: (i) atividade antioxidante (sequestro de ERO, neutralização de radicais livres e quelação de metais); (ii) atividade anti-inflamatória (inibição da ativação do NF-kB, TNF-?, IkK? e Ikk?); (iii) aumento da expressão da conexina 43; (iv) inibição da Transição de Permeabilidade Mitocondrial (TPM); (v) inibição da liberação de citocromo c e (vi) inibição da ativação da caspase-3, executora final da apoptose. Além disso, o estudo também demonstrou que, por si só, o CAPE não interfere nas funções mitocondriais, o que representa uma vantagem com relação a outros inibidores da TPM. Assim, de acordo com nossos achados, o CAPE é um agente neuroprotetor promissor e pode auxiliar em futuras estratégias terapêuticas para as doenças neurodegenerativas, bem como para o melhor entendimento dos mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento dessas doenças. / Parkinson\'s disease (PD) is characterized by progressive loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra, which causes various motor dysfunctions. There are no treatments able to delay or stop the degeneration of dopaminergic neurons and the therapy employed nowadays only alleviate the symptoms without altering the progression of PD. In the present study we evaluated the neuroprotective activity of caffeic acid phenethyl ester (CAPE), a compound abundant in honeybees\' propolis, with anti-inflammatory, antiviral, antioxidant and immunomodulatory activities. Its beneficial effects against neurodegenerative diseases, including Parkinson\'s disease, have been suggested and some mechanisms have been proposed; however, many of the studies with CAPE have been performed only in cell cultures. This is the first study to demonstrate that the intraperitoneal administration of CAPE protects against the dopaminergic neuronal loss and the motor dysfunction induced by the neurotoxin 6-OHDA in rats, confirming the ability of CAPE to cross the blood brain barrier and exert its beneficial effects on the central nervous system (CNS). Additionally two in vitro models were used to delineate the possible mechanisms of neuroprotection: (i) mitochondria isolated from the brain of non-treated rats and (ii) cells SH-SY5Y treated with 6-OHDA. The in vivo and in vitro findings suggest the involvement of the following mechanisms: (i) antioxidant activity (scavenger of ROS, free radicals neutralization and metal chelation); (ii) anti-inflammatory activity (inhibition of activation of NF-kB, TNF-?, IkK? and Ikk?); (iii) increased expression of connexin-43; (iv) Inhibition of Mitochondrial Permeability Transition (MPT); (v) inhibition of cytochrome c release (vi) inhibition of the activation of caspase-3, the final executioner of apoptosis. Furthermore, the study also showed that CAPE alone does not interfere with mitochondrial functions, which represents an advantage in relation to other inhibitors of MPT. Therefore, according to our findings, CAPE is a promising neuroprotective agent and may be useful for future therapeutic strategies for neurodegenerative diseases, as well as to better understand the mechanisms responsible for the development of these diseases.

O presente trabalho dedica-se à síntese de compostos hipervalentes de telúrio e sua aplicação como sondas fluorescentes, assim como sua atividade biológica como agentes neuroprotetores. Para tanto, utilizamos derivados do núcleo cumarínico, alquinos e reagentes hipervalentes de telúrio nos processos sintéticos, os quais foram estrategicamente modificados para interagir de forma seletiva à analitos de interesse. Devido aos diferentes estudos e aplicações, essa tese foi dividida em 4 capítulos. No primeiro capítulo iremos abordar a síntese dos compostos hipervalentes de telúrio através de metodologias convencionais e também por processos ambientalmente amigáveis, como processos sintéticos assistidos por microondas. No capítulo seguinte, trataremos da síntese de uma nova sonda fluorescente baseada em organoteluranas a qual é capaz de detectar cisteína dentre uma mistura complexa de aminoácidos. Além disso, por meio de estudo in sílico, em conjunto com os estudos experimentais, proporemos um novo mecanismo para a reação entre organoteluranas e tióis. Além do mais, iremos abordar a Selenoe Teluro-funcionalização de núcleos cumarínicos, que foram aplicados como sondas fluorescentes frente a espécies oxidantes endógenas. No terceiro capítulo iremos apresentar os resultados obtidos no estudo de estabilidade dos compostos de telúrio (IV) em sistemas aquosos, os quais foram monitorados por espectrometria de massas e por ressonância magnética nuclear. No último capítulo, iremos discutir sobre os estudos in vitro e in vivo envolvendo organoteluranas como agentes terapêuticos em casos de epilepsia induzida por pilocarpina. De maneira geral, o trabalho apresentado nesta tese consiste em um conjunto de estudos integrando as áreas sintética, analítica, biológica, fotofísica e computacional, que levaram à compreensão de mecanismos ainda obscuros, como as reações entre organoteluranas e tióis, bem como o entendimento da atividade desses compostos em sistemas neurológicos. / The present work is dedicated to the synthesis of hypervalent compounds of tellurium and their application as fluorescent probes, as well as their biological activity as neuroprotective agents. For this end, we used coumarin nucleus derivatives, alkynes and hypervalent tellurium reagents in the synthetic processes, which were strategically modified to selectively interact with analytes of interest. Due to different studies and applications, the thesis was divided into 4 chapters. In the first chapter we will present the synthesis of hypervalent tellurium compounds through conventional methodologies and also by environmentally friendly processes, such as microwave-assisted processes. The next chapter, will deal with the synthesis of a new fluorescence probe based on organotelluranes capable of detecting cysteine from a complex mixture of amino acids. Furthermore, by means of in silico studies and experimental results we propose a new mechanism for the reaction between organotelluranes and thiols. In addition, we will describe the seleno- and telluro-functionalization of coumarin nuclei, which were applied as fluorescent probes against endogenous oxidant species. In the third chapter, we will present the results obtained from the stability study of the Te (IV) compounds in aqueous systems monitored by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance. In the last chapter, we will discuss the in vitro and in vivo studies involving organotelluranes as therapeutic agents in cases of pilocarpine-induced epilepsy. In general, the work presented in this thesis consists in a set of studies integrating the synthetic, analytical, biological, photophysical and computational areas that led to a better understanding of the still obscure mechanisms of organotellurane reactions, such as the ones involving thiols, as well as the study of the activity of these compounds in neurological systems.

A doença de Parkinson é uma patologia neurodegenerativa progressiva, que acomete mais de 1% da população acima de 60 anos, caracterizada pela morte de neurônios dopaminérgicos do sistema nigroestriatal. O tratamento atualmente disponível não fornece a cura para a doença de Parkinson. Contudo, a abordagem interdisciplinar tem sido capaz de melhorar a qualidade de vida dos indivíduos acometidos. Dados descrevem a relação entre o hábito de fumar e menor predisposição a esta doença, sugerindo que a nicotina proteja neurônios dopaminérgicos. Na área experimental, a prática de exercícios físicos também exerce efeitos benéficos nos modelos de parkinsonismo. Juntas, estas observações poderiam propor que a nicotina e o exercício físico atuariam sinergisticamente, de maneira a preservar os neurônios dopaminérgicos. Cinco grupos de ratos Wistar foram submetidos ao implante de pastilhas de nicotina ou placebo e dois destes grupos foram colocados em gaiolas-moradia com acesso às rodas de correr, durante duas semanas. Os outros grupos permaneceram em gaiolas-moradia simples. Foi realizada lesão estriatal unilateral com 6-OHDA em quatro grupos, após a qual os ratos permaneceram em suas respectivas gaiolas, por outras 5 semanas. Os animais foram submetidos por três vezes a testes comportamentais, ao longo das 7 semanas. Por fim, as áreas de interesse foram removidas e processadas para as técnicas de Western Blotting e PCR em tempo real. Os ratos submetidos à atividade física espontânea, com ou sem nicotina, não mostraram déficit na pata contralateral à lesão, contrastando com os ratos sedentários. A interação nicotina - atividade física mostrou-se importante para que a síntese de TH e de NF-200 não diminuísse, além de aumentar os níveis de RNAm do BDNF no corpo estriado e mesencéfalo ventral ipsilaterais à lesão. Estes resultados sugerem que a nicotina sistêmica, associada à atividade física, podem induzir alterações nos núcleos da base, que facilitariam a neuroproteção dos terminais dopaminérgicos estriatais. / Parkinsons disease is a progressive neurodegenerative pathology that affects 1% of the elderly population characterized by death of dopaminergic neurons at the nigrostriatal system. Nowadays the cure is not possible with the treatments available, but an interdisciplinary approach improves the quality of life. It has been already described a relationship between smoking habit and less predisposition for this pathology, suggesting that nicotine could be able to protect dopamine neurons. Besides, it is known that physical activity offers benefic effects in Parkinsons disease models. Together, these observations suggest that nicotine and exercise can act synergistically for dopaminergic neurons protection. Five groups of Wistar rats underwent an operation to implant a nicotine or placebo pellet; two rats were placed in cages with running wheels for 2 weeks after surgery. Remaining groups were maintained in simple cages. Four groups received striatal injection with 6-OHDA, and were returned to their respective cages for additional 5 weeks. Rats were submitted 3 times to behavioral tests along these 7 weeks. At the end of this period, brain areas of interest were removed and submitted to immunoblotting and real-time RT-PCR. Rats exposed to running wheels (placebo and nicotine groups) did not show deficit in the contralateral paw, contrasting to the findings of parkinsonism without physical activity. Nicotine and exercise counteracted the striatal down-regulation of TH synthesis and NF-200 levels. Combined strategies also increased BDNF mRNA levels in the ipsilateral striatum and ventral mesencephalon. Systemic nicotine associated to physical exercise may trigger trophic events in basal ganglia that could lead to neuroprotection within striatal dopaminergic terminals.

A lesão hipóxico-isquêmica perinatal (HI) é uma das principais causas de mortalidade aguda e morbidade neurológica crônica em lactentes e crianças. Os mecanismos de lesão podem ser classificados em fase primária, latente, secundária e terciária. A inflamação aguda desencadeia a expressão de uma série de genes pró-inflamatórios, que induzem a síntese de fatores de transcrição e de mediadores inflamatórios. Uma posível via de sinalização alterada que pode ter uma importância fundamental na HI depende dos astrócitos e envolve a uma subunidade de uma proteína ligante de cálcio, chamada S100b. Sua inibição parece ter efeito neuroprotetor em modelos de lesão ao sistema nervoso central. Este trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos neuroprotetores do ácido arúndico (um inibidor da síntese astrocítica de S100b) administrado pré e pós hipóxia sobre os parâmetros comportamentais, morfológicos e bioquímicos no modelo de hipóxia-isquemia neonatal em ratos Wistar. No 7º dia de vida pós-natal os animais foram submetidos à combinação da oclusão unilateral da artéria carótida direita e exposição a uma atmosfera hipóxica (8% de O2) por 60 minutos. Foram aplicadas injeções intraperitoniais de salina para os grupos Sham e HI+Salina (HIS) e de ácido arúndico nos grupos HI+AA0,1mg/kg pré-hipóxia (HIAA0,1pré), HI+AA 1mg/kg pré-hipóxia (HIAA1 pré), HI+AA10mg/kg pré-hipóxia (HIAA10pré) e HI+AA10 mg/kg pré e pós-hipóxia (HIAA10pré e pós). Os grupos pré receberam ácido arúndico imediatamente antes da hipóxia e o grupo pós, nos intervalos de 1, 24 e 48 horas após a cirurgia. Os resultados demonstraram que o ácido arúndico foi efetivo na dose de 10 mg/kg aplicados pré e pós-hipóxia, sendo capaz de reduzir a lesão tecidual no hipocampo ipsilateral à oclusão da carótida, também promoveu a sobrevivência astrocitária no hipocampo, reduziu a liberação de S100b no líquor, manteve a expressão dos níveis dos transportadores de glutamato (GLT-1 e GLAST) e da glutamina sintetase, contudo não foi capaz de melhorar os déficits cognitivos induzidos pela HI. / Perinatal hypoxic-ischemic injury (HI) is one of the main causes of acute mortality and chronic neurological morbidity in infants and children. Injury mechanisms can be classified as primary, latent, secondary and tertiary. Acute inflammation triggers the expression of a number of proinflammatory genes, which induce the synthesis of transcription factors and inflammatory mediators. One possible signaling pathway altered that may have fundamental importance in HI depends on astrocytes and involves a subunit of a calcium binding protein, called S100b. Its inhibition may have neuroprotective effects on central nervous system injury models. This study aimed to evaluate the neuroprotective effects of arundic acid (an S100b astrocytic synthesis inhibitor) when administered in the pre and post hypoxia periods on behavioral, morphological and biochemical parameters in the neonatal hypoxia-ischemia model in Wistar rats. On the 7th day postnatal life the animals were submitted to a combination of unilateral occlusion of the right carotid artery and exposure to a hypoxic atmosphere (8% O 2) for 60 minutes. Intraperitoneal saline injections were used for the groups Sham and HI + Saline (HIS) and of arundic acid in the groups HI+AA0,1mg/kg pre-hypoxia (HIAA0,1pre), HI+AA 1mg/kg pre-hypoxia (HIAA1pre), HI+AA10mg/kg pre-hypoxia (HIAA10pre) and HI+AA10 mg/kg pre and post-hypoxia (HIAA10pre and post). Pre groups received arundic acid immediately prior to hypoxia and the Post group at intervals of 1, 24 and 48 hours after surgery. The results demonstrated that the arundic acid was effective at a dose of 10 mg/kg applied before and after hypoxia, being able to reduce tissue damage in the ipsilateral hippocampus to carotid occlusion, also promoted astrocytic survival in the hippocampus, reduced extracellular release of S100b in liquor, promoted maintenance of expression of glutamate transporter levels (GLT-1 and GLAST) and glutamine synthetase, but was not able to improve HI-induced cognitive deficits.

O envelhecimento, processo iminente a todo ser vivo, no SNC é caracterizado por alterações como, por exemplo, a neuroinflamação crônica, que estão associadas a processos de neurodegeneração e ao aumento da incidência de doenças neurológicas ligadas ao surgimento de demência. A insulina, o hormônio anabólico mais importante descoberto até hoje, tem sua sinalização como processo vital que está presente desde bactérias até a espécie humana e desde os tecidos periféricos até o SNC. Mesmo a sinalização cerebral de insulina sendo um tema bem definido na literatura, pouco se sabe sobre a sua função em células da glia, principalmente astrócitos e microglia, componentes chaves do processo de neuroinflamação. A neuroinflamação foi considerada, por muitos anos, tóxica ao SNC, mas atualmente evidências importantes têm sido encontradas sugerindo que processos pró-inflamatórios são primariamente benéficos ao cérebro ou encéfalo e podem assumir papel tóxico à medida que se tornam crônico. Assim, considerando o papel da insulina no SNC, bem como o aumento da expectativa de vida da população mundial que acarreta o aumento dramático da incidência de doenças neurodegenerativas, foi investigada, na presente tese a relação da sinalização fisiológica de insulina com processos cognitivos, neurotróficos e neuroinflamatórios e também a resistência na sinalização da mesma causada pelo envelhecimento cerebral. Foi demonstrado que a administração intracerebroventricular de insulina melhora a cognição de animais jovens, mas o mesmo não ocorre no envelhecimento. A nível celular e molecular, foi visto um distúrbio na conexão da sinalização de insulina e BDNF, bem como na ativação microglial e sinalização pró-inflamatória da insulina que parecem estar comprometidos no envelhecimento. Além disso, foi observado que a microglia é sensível à sinalização direta de insulina via PI3K e que essa sinalização microglial é adaptada e sofre mudanças na vida adulta. Em conjunto com a literatura, foi demostrado por esta tese que existe uma ruptura de paradigmas na interpretação dos processos neuroinflamatórios, que deixam de ser vistos somente como um fator tóxico ao cérebro, mas também como um artifício elementar de adaptação do SNC aos diversos estímulos que as células nervosas recebem durante o curso da vida, desde o nascimento até o envelhecimento. / Aging is a process that is found in all living being in the CNS. It is characterized by modifications, such as chronic neuroinflammation, which are associated with neurodegeneration and represent a risk factor for neurological diseases. Insulin is the most important anabolic hormone ever discovered. Insulin signaling represents an essential process that is present from bacteria to humans and from the periphery to the brain. Insulin signaling in the CNS is a well-defined topic in the literature. Most of the knowledge regarding brain insulin signaling still report findings in neurons and little is known about insulin function in glia, especially astrocytes and microglia that are key players of neuroinflammation. Neuroinflammation has been considered a toxic factor to the CNS, however, in the last few years, important evidences have been found that proinflammatory processes are primarily beneficial and may play a toxic role as soon as they become chronic. Thus, considering the role of insulin in the CNS, as well as the increased populational life spam worldwide, the present thesis investigated the relation of physiological insulin signaling and the brain insulin signaling caused by aging in cognition, neurochemistry and neuroinflammation. We showed that insulin intracerebroventricular administration improved the cognition of young animals, but the same was not observed in aging. At the cellular and molecular level, we found a disruption in the connection of insulin and BDNF signaling. We also show that a microglial activation and pro-inflammation triggered by insulin in young brain appear to be lost during aging. In addition, it was observed that microglia is sensitive to direct insulin signaling via PI3K and that this microglial signaling suffers adaptations and changes during life. Together with the recently changes in the literature, the findings of this work demonstrate that there is a rupture of paradigms in the interpretation of neuroinflammatory processes, which are no longer seen only as a toxic factor to the brain, but also as an smart adaptation of the CNS to the various stimuli that brain cells receive during the course of life, from birth to aging.

A homocisteína é um aminoácido sulfurado derivado do metabolismo da metionina. Quando os níveis plasmáticos de homocisteína ultrapassam 10-15 μM, tem-se uma condição conhecida como hiperhomocisteinemia, a qual pode ser classificada em leve (>10 μM), moderada (>30 μM) ou severa (>100 μM). A hiperhomocisteinemia leve não tem origem genética, sendo considerada um fator de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas e vasculares, incluindo isquemia cerebral e cardíaca. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu um modelo químico induzido de hiperhomocisteinemia leve crônica em ratos adultos jovens e, usando esse modelo foi mostrado que existe associação entre essa condição e alterações em parâmetros de inflamação e estresse oxidativo/nitrativo em tecido cerebral. O objetivo do presente estudo foi avaliar se o ácido acetilsalicílico tem papel neuroprotetor no efeito da homocisteína sobre os níveis de interleucinas IL-1β e IL-6, atividade e imunoconteúdo da acetilcolinesterase, biodisponibilidade de óxido nítrico, atividade e imunoconteúdo das enzimas antioxidantes superóxido dismutase e catalase, conteúdo de sulfidrilas e índice de dano ao DNA. Também realizamos análise morfológica por microscopia eletrônica de transmissão em córtex cerebral de ratos submetidos ao modelo. Ratos Wistar receberam homocisteína (0,03 μmol/g de peso corporal) por injeções subcutâneas duas vezes ao dia e ácido acetilsalicílico (25 mg/Kg de peso corporal) por injeções intraperitoneais uma vez ao dia, do dia 30 ao 60º dia pós-parto Ratos controles receberam o mesmo volume da solução veículo. Doze horas após a última injeção, alguns animais foram decapitados para posteriores análises bioquímicas, e outros animais foram perfundidos para posterior análise morfológica. Os resultados mostraram que os ratos submetidos à hiperhomocisteinemia leve apresentaram aumento significativo dos níveis de IL-1β, IL-6 e da atividade da acetilcolinesterase, bem como níveis reduzidos de nitritos. A homocisteína também diminuiu as atividades da superóxido dismutase e catalase, bem como o imunoconteúdo da catalase. Danos às proteínas e DNA, assim como alterações ultraestruturais também foram observadas no córtex cerebral dos animais hiperhomocisteinêmicos. O ácido acetilsalicílico preveniu totalmente o efeito da homocisteína sobre a atividade da acetilcolinesterase, atividade e imunoconteúdo da catalase, e alterações ultraestruturais. As alterações nos níveis de IL-1β, atividade de superóxido dismutase, conteúdo de sulfidrilas e dano ao DNA foram parcialmente prevenidas pelo ácido acetilsalicílico. Nossos achados mostraram que o modelo induzido quimicamente de hiperhomocisteinemia leve alterou alguns parâmetros inflamatórios, oxidativos/nitrativos e morfológicos. Nossos resultados também sugerem que o ácido acetilsalicílico desempenha um papel neuroprotetor nas condições apresentadas, pois preveniu a maior parte dessas alterações. Porém, a administração crônica do ácido acetilsalícico também apresentou efeito per se significativo de dano ao DNA, o qual deve ser melhor elucidado em estudos posteriores. / Homocysteine is a sulfur amino acid derived from methionine metabolism. When plasma homocysteine levels exceed 10-15 μM, there is a condition known as hyperhomocysteinemia, which can be classified as mild (>10 μM), moderate (>30 μM), or severe (>100 μM). Mild hyperhomocysteinemia does not have genetic origin and it is considered a risk factor for the development of neurodegenerative and vascular diseases, including cerebral and cardiac ischemia. Our research group has developed an induced chemical model of chronic mild hyperhomocysteinemia in young adult rats and using this model, it has been shown an association between this condition and changes in parameters of inflammation and oxidative/nitrative stress in brain tissue. The objective of the present study was to evaluate if acetylsalicylic acid has a neuroprotective role in the effect of homocysteine on IL-1β and IL-6 interleukin levels, acetylcholinesterase activity and immunocontent, nitric oxide bioavailability, activity and immunocontent of antioxidant enzymes superoxide dismutase and catalase, sulfhydryl content and DNA damage index. We also performed morphological analysis by transmission electron microscopy in the cerebral cortex of rats submitted to the model. Wistar male rats received homocysteine (0.03 μmol/g of body weight) by subcutaneous injections twice a day and acetylsalicylic acid (25 mg/Kg of body weight) by intraperitoneal injections once a day from the 30th to the 60th postpartum day Control rats received the same volume of vehicle solution. Twelve hours after the last injection, some animals were decapitated for subsequent biochemical analyzes, and other animals were perfused for subsequent morphological analysis. The results showed that rats submitted to mild hyperhomocysteinemia significantly increased levels of IL-1β, IL-6, acetylcholinesterase activity and reduced nitrite levels. Homocysteine also decreased the activities of superoxide dismutase and catalase, as well as catalase's immunocontent. Damage to proteins and DNA as well as ultrastructural changes were also observed in the cerebral cortex of hyperhomocysteinemic animals. Acetylsalicylic acid totally prevented the effect of homocysteine on acetylcholinesterase activity, catalase activity and immunocontent, and ultrastructural changes. Alterations in IL-1β levels, superoxide dismutase activity, sulfhydryl content and DNA damage were partially prevented by acetylsalicylic acid. Our findings showed that the chemically induced model of mild hyperhomocysteinemia altered some inflammatory, oxidative/nitrative and morphological parameters. Our results also suggest that acetylsalicylic acid plays a neuroprotective role in the conditions presented, as it prevented most of these changes. However, chronic administration of acetylsalicylic acid also had a significant effect of DNA damage, which should be better elucidated in later studies.

A Doença de Machado Joseph(DMJ) é uma doença genética autossômica dominante de início na vida adulta que afeta a coordenação motora e cursa com sintomas neurodegenerativos. É causada por uma expansão da repetição CAG no gene ATXN3. Há várias hipóteses a respeito da sua fisiopatogenia, e uma delas envolve a resposta inflamatória. O objetivo deste estudo foi descrever as concentrações séricas das citocinas em indivíduos sintomáticos, assintomáticos e compará-los com os controles saudáveis. Após a confirmação molecular dos pacientes e controles pareados por sexo e idade, os indivíduos foram convidados a participar do estudo. A idade de início e a duração da doença foram obtidas, e as escalas clínicas Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA), Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxias (NESSCA), SCA Functional Index (SCAFI), and Composite Cerebellar Functional Score (CCFS), aplicadas. O soro dos indivíduos foi coletado e um painel de citocina foi realizado, incluindo a Eotaxina, GM-CSF, IFN-a, IFN-γ, IL-1b, IL-1Ra, IL-2, IL-2R, IL-4, IL- 5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15, IL-17, IP-10, MCP-1, MIG, MIP1a, MIP1b, RANTES e O TNF-a. Entre os indivíduos sintomáticos, o painel foi repetido após 90 e 360 dias. O perfil das citocinas no baseline foi estudado por análise discriminante. Aquelas que apresentaram alterações relevantes entre os grupos tiveram seus níveis sérico reavaliados após 90 e 360 dias e estes dados foram avaliados pela equação de estimação generalizada (GEE). Sessenta e seis sintomáticos, 13 assintomáticos e 43 controles foram estudados. Quando comparados os sintomáticos e assintomáticos com seus respectivos controles saudáveis, não se observou diferenças nos padrões das citocinas. No entanto, apenas uma citocina teve destaque: os níveis séricos de Eotaxina foram significativamente mais elevados em assintomáticos (p = 0,001, ANCOVA) e entre os sintomáticos seus níveis foram menores após 360 dias do que naquelas obtidas no início do estudo (p = 0,039, GEE). A idade, a duração da doença, a expansão CAG, e as escalas NESSCA e SARA não se correlacionaram com os níveis das citocinas. O padrão relativamente benigno de citocinas em portadores sintomáticos sugere que a ativação do micróglia não seja primordial na DMJ. Entretanto, os níveis de eotaxina, um peptídeo secretado por astrócitos para repelir as células imunes circulantes, foram elevados no grupo assintomático, o que sugere que uma resposta específica destas células pode estar relacionada com a ausência de sintomas e/ou que a perda de astrócitos estaria relacionada à progressão da doença em DMJ. / Machado Joseph Disease (MJD) is an autosomal dominant genetic disease of adulthood which affects motor coordination and progresses with neurodegenerative symptoms. It is caused by an expansion of the CAG repeat at ATXN3 gene. There are several hypotheses about its pathogenesis, and one of them involves the inflammatory response. The aim of the present study is to describe the serum concentrations of a broad spectrum of cytokines in symptomatic and asymptomatic carriers of Machado Joseph disease (SCA3/MJD) CAG expansions. Molecularly confirmed carriers and controls were studied. Age at onset, disease duration, and clinical scales Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA), Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxias (NESSCA), SCA Functional Index (SCAFI), and Composite Cerebellar Functional Score (CCFS) were obtained from the symptomatic carriers. Serum was obtained from all individuals and a cytokine panel consisted of eotaxin, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), interferon (IFN)-α, IFN-γ, interleukin (IL)-1β, IL-1RA, IL-2, IL-2R, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL- 12, IL-13, IL-15, IL-17, interferon gamma-induced protein (IP)-10, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, monokine induced by gamma interferon (MIG), macrophage inflammatory protein (MIP)-a, MIP-b, regulated on activation, normal T cell expressed and secreted (RANTES) and tumor necrosis factor (TNF)-α was analyzed. In a subgroup of symptomatic carriers, the cytokine panel was repeated after 90 and 360 days. Cytokine distribution among groups was studied by discriminant analysis; changes in serum levels after 90 and 360 days were studied by generalized estimation equation. Sixty-six symptomatic carriers, 13 asymptomatic carriers, and 43 controls were studied. No differences in cytokine patterns were found between controls and carriers of the CAG expansions or between controls and symptomatic carriers only. In contrast, eotaxin concentrations were significantly higher in asymptomatic than in symptomatic carriers or in controls (p = 0.001, ANCOVA). Eotaxin did not correlate with age, disease duration, CAG expansion, NESSCA score, and SARA score. Among symptomatic carriers, eotaxin dropped after 360 days (p = 0.039, GEE). SCA3/ MJD patients presented a benign pattern of serum cytokines. In contrast, levels of eotaxin, a peptide secreted by astrocytes, were elevated in the asymptomatic carriers, suggesting that a specific response of these cells can be related to symptom progression, in SCA3/MJD.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModulacaoNeuroinflamacaoCelular.pdf: 36676407 bytes, checksum: 9304e267ae678f98abf311a3ffbc7e88 (MD5) Previous issue date: 2016-10-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O acidente vascular encefálico (AVE) resulta de redução permanente ou transitória do fluxo sanguíneo para áreas encefálicas. Pode ser classificado como hemorrágico ou isquêmico. Sendo que o último é responsável por cerca de 87% dos casos. Esta desordem aguda é a segunda maior causa de mortalidade e incapacidade no mundo e a principal causa de mortes no Brasil. Desde que o AVE isquêmico em pacientes usualmente resulta de oclusão trombótica ou embólica na maior artéria cerebral, mais frequentemente da artéria cerebral média (MCA), modelos de isquemia cerebral experimental foram desenvolvidos para simular a doença humana. Neste estudo, investigou-se os efeitos do sesquiterpeno betacariofileno, encontrado em cerca de 40% do extrato puro de copaiba, após oclusão de MCA (MCAO) induzida por microinjeções de endotelina-1 (ET-1) em ratos adultos. Analisou-se qualitativamente a área de lesão (através da técnica de Nissl) e por imunohistoquímica para neurônios maduros (NeuN), ativação microglial/macrofágica (ED1) e astrócitos (GFAP). Quantificou-se o número de células NeuN+ e GFAP+ no estriado isquêmico nos tempos de sobrevida investigados. Foi observado que o tratamento com betacariofileno reduziu a ativação microglial nos animais tratados em coparação aos animais controle. O número de células NeuN+ permaneceu maior em animais tratados com betacariofileno 3 e 7 dias após a MCAO. O tratamento com betacariofileno mostrou-se significativamente eficaz na redução da reatividade astrocitária 7 dias após-MCAO. Estes resultados sugerem que o tratamento com betacariofileno inibe satisfatoriamente a ativação microglial/macrofágica e reduz a reatividade astrocitária concomitante com indução de neuroproteção após MCAO. Considerando-se que o betacariofileno é um extrato dietético natural com comprovados fatores anticarcinogênico, anti-inflamatório e antimicrobiano utilizado em tratamentos de doenças humanas não neurais, e por possuir baixo teor de toxicidade, o seu uso como agente neuroprotetor poderá minimizar a lesão e danos neurológicos subsequentes após AVE em humanos. / Stroke results from the transitory or permanent reduction of cerebral blood flow. It can be classified as hemorrhagic or ischemic. Ischemic stroke is responsible for around 87% of all cases. This acute neural disorder is the second cause of mortality and disability around the world and the main cause of death in Brazil. Since ischemic stroke in patients usually results from a thrombotic or embolic occlusion of the middle cerebral artery (MCA), experimental models of ischemia have been developed to mimic human stroke. There are no neuroprotective drugs available for human stroke. It follows that research on development of alternative neuroprotective drugs are of important clinical relevance. In this study, we investigated the effects of betacaryophyllene, the main sesquiterpene present in about 40% of the copaiba oil-resin composition, on microglial activation, astrocytic reactivity and neuronal preservation following experimental MCAO in adult rats. Animals were submitted to experimental stroke by microinjections of endothelin-1 (ET-1) and treated (i.p) with betacaryophillene (N=4) or vehicle control (N=4) and perfused at 3 days or 7 days post-MCAO. Gross histopathology was performed using cresyl violet staining. Immunohistochemistry was used to assess neuronal loss (anti-NeuN), microglial activation (anti-ED1) and astrocytosis (anti-GFAP). Numbers of NeuN+ and GFAP+ cells were quantified in the ischemic striatum. Betacaryophyllene treatment reduced microglial activation, increased neuronal preservation and decreased astrocytic reactivity at 7 days post-MCAO. These results suggest that betacaryophylene modulates neuroinflammation and is neuroprotective following experimental striatal. Considering that betacaryophyllene is a natural dietetic extract already used in non-neural human diseases with antiinflammatory, anti-microbial and anti-carcinogenic properties, its use as a neuroprotective agent is a promising future therapy for human stroke.

A Doença de Machado Joseph(DMJ) é uma doença genética autossômica dominante de início na vida adulta que afeta a coordenação motora e cursa com sintomas neurodegenerativos. É causada por uma expansão da repetição CAG no gene ATXN3. Há várias hipóteses a respeito da sua fisiopatogenia, e uma delas envolve a resposta inflamatória. O objetivo deste estudo foi descrever as concentrações séricas das citocinas em indivíduos sintomáticos, assintomáticos e compará-los com os controles saudáveis. Após a confirmação molecular dos pacientes e controles pareados por sexo e idade, os indivíduos foram convidados a participar do estudo. A idade de início e a duração da doença foram obtidas, e as escalas clínicas Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA), Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxias (NESSCA), SCA Functional Index (SCAFI), and Composite Cerebellar Functional Score (CCFS), aplicadas. O soro dos indivíduos foi coletado e um painel de citocina foi realizado, incluindo a Eotaxina, GM-CSF, IFN-a, IFN-γ, IL-1b, IL-1Ra, IL-2, IL-2R, IL-4, IL- 5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15, IL-17, IP-10, MCP-1, MIG, MIP1a, MIP1b, RANTES e O TNF-a. Entre os indivíduos sintomáticos, o painel foi repetido após 90 e 360 dias. O perfil das citocinas no baseline foi estudado por análise discriminante. Aquelas que apresentaram alterações relevantes entre os grupos tiveram seus níveis sérico reavaliados após 90 e 360 dias e estes dados foram avaliados pela equação de estimação generalizada (GEE). Sessenta e seis sintomáticos, 13 assintomáticos e 43 controles foram estudados. Quando comparados os sintomáticos e assintomáticos com seus respectivos controles saudáveis, não se observou diferenças nos padrões das citocinas. No entanto, apenas uma citocina teve destaque: os níveis séricos de Eotaxina foram significativamente mais elevados em assintomáticos (p = 0,001, ANCOVA) e entre os sintomáticos seus níveis foram menores após 360 dias do que naquelas obtidas no início do estudo (p = 0,039, GEE). A idade, a duração da doença, a expansão CAG, e as escalas NESSCA e SARA não se correlacionaram com os níveis das citocinas. O padrão relativamente benigno de citocinas em portadores sintomáticos sugere que a ativação do micróglia não seja primordial na DMJ. Entretanto, os níveis de eotaxina, um peptídeo secretado por astrócitos para repelir as células imunes circulantes, foram elevados no grupo assintomático, o que sugere que uma resposta específica destas células pode estar relacionada com a ausência de sintomas e/ou que a perda de astrócitos estaria relacionada à progressão da doença em DMJ. / Machado Joseph Disease (MJD) is an autosomal dominant genetic disease of adulthood which affects motor coordination and progresses with neurodegenerative symptoms. It is caused by an expansion of the CAG repeat at ATXN3 gene. There are several hypotheses about its pathogenesis, and one of them involves the inflammatory response. The aim of the present study is to describe the serum concentrations of a broad spectrum of cytokines in symptomatic and asymptomatic carriers of Machado Joseph disease (SCA3/MJD) CAG expansions. Molecularly confirmed carriers and controls were studied. Age at onset, disease duration, and clinical scales Scale for the Assessment and Rating of Ataxia (SARA), Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxias (NESSCA), SCA Functional Index (SCAFI), and Composite Cerebellar Functional Score (CCFS) were obtained from the symptomatic carriers. Serum was obtained from all individuals and a cytokine panel consisted of eotaxin, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), interferon (IFN)-α, IFN-γ, interleukin (IL)-1β, IL-1RA, IL-2, IL-2R, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL- 12, IL-13, IL-15, IL-17, interferon gamma-induced protein (IP)-10, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, monokine induced by gamma interferon (MIG), macrophage inflammatory protein (MIP)-a, MIP-b, regulated on activation, normal T cell expressed and secreted (RANTES) and tumor necrosis factor (TNF)-α was analyzed. In a subgroup of symptomatic carriers, the cytokine panel was repeated after 90 and 360 days. Cytokine distribution among groups was studied by discriminant analysis; changes in serum levels after 90 and 360 days were studied by generalized estimation equation. Sixty-six symptomatic carriers, 13 asymptomatic carriers, and 43 controls were studied. No differences in cytokine patterns were found between controls and carriers of the CAG expansions or between controls and symptomatic carriers only. In contrast, eotaxin concentrations were significantly higher in asymptomatic than in symptomatic carriers or in controls (p = 0.001, ANCOVA). Eotaxin did not correlate with age, disease duration, CAG expansion, NESSCA score, and SARA score. Among symptomatic carriers, eotaxin dropped after 360 days (p = 0.039, GEE). SCA3/ MJD patients presented a benign pattern of serum cytokines. In contrast, levels of eotaxin, a peptide secreted by astrocytes, were elevated in the asymptomatic carriers, suggesting that a specific response of these cells can be related to symptom progression, in SCA3/MJD.