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.

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.

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disease characterized by a progressive degeneration of dopaminergic neurons in the Substantia Nigra pars compact (SNpc) with consequent depletion of dopamine in the striatum, which gives rise to characteristic motor symptoms of PD. Although its etiology of is unknown, several studies have been suggested that oxidative stress and inflammation play a critical function in the physiopathology of PD and antioxidant and ani-inflammatory agents could be helpful to slown down the dopaminergic neurodegeneration. Thus, many studies have evaluated the potential neuroprotective effect of these agentes, including Carvacrol (CA). CA is a phenolic monoterpene found in essential oils of many aromatic plants and it has a variety of pharmacological effects on Central Nervous System, including antioxidant and anti-inflammatory activities. In this context, the objective of this study was to investigate a possible neuroprotective effect of CA in two rat models of PD. Two experiments were performed: in the experiment I, male Wistar rats were submitted to repeated administration of a low dose (0.1 mg/kg, s.c.) of reserpine (RES) or vehicle of reserpine (VR) and concomitantly treated with CA at doses of 12.5 or 25 mg/kg (i.p.) or vehicle of carvacrol (VC). Across the treatment, the animal motor behavior was evaluated by catalepsy test, open field test and assessment of oral movements. In the experiment II, male Long-Evans rats were pretreated for seven days with CA at doses of 50 or 100 mg/kg (i.p.) or VC, and were then submitted to unilateral injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) or vehicle of 6-OHDA into the medial forebrain bundle (MFB). The animals were treated with CA or VC for three weeks after injection. Thereafter, they were assessed for motor behavioral function by open field, cylinder test, rotarod and amphetamine-induced circling test. In both experiments, upon completion behavioral tests, rats were perfused and theirs brains were subjected for tyrosine hydroxylase (TH) immunohistochemical analysis. In the experiment I, the results showed that the CA treatment, in both doses 12.5 e 25 mg/kg, was able to prevent the catalepsy behavior and the development of vacuous chewing movements induced by RES, however, CA failed to revert the decreased locomotor activity induced by RES in the open field test. In addition, CA in both doses prevented the depletion of TH immunostaining induced by RES in the SNpc and dorsal striatum. In the experiment II, the treatment with CA at dose of 50 mg/kg prevented the motor deficits induced by 6-OHDA injection in the open field test, cylinder test and rotarod, and increased the number of rotations induced by amphetamine. Moreover, CA attenuated the dopaminergic neurons damage in the SNpc and dorsal striatum induced by 6-OHDA injection. Taken together, our results suggest that CA shows neuroprotective effect, preventing or attenuating motor and neurochemical impairments induced by RES and 6-OHDA, so it may be regarded a promising therapeutic candidate for the prevention or treatment of PD. / A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa caracterizada por uma degeneração progressiva de neurônios dopaminérgicos da Substância Negra parte compacta (SNpc), o que resulta nas alterações motoras características desta patologia. Embora sua etiologia ainda permaneça desconhecida, vários estudos indicam que o estresse oxidativo e a inflamação exercem uma função crítica na fisiopatologia da DP e agentes antioxidantes e anti-inflamatórios poderiam desacelerar a neurodegeneração dopaminérgica. Assim, tem sido crescente o número de pesquisas relacionadas a investigação do potencial neuroprotetor destes agentes, entre eles, o Carvacrol (CA). O CA é um monoterpeno fenólico encontrado nos óleos essenciais de diversas plantas aromáticas e apresenta uma variedade de atividades farmacológicas sobre o Sistema Nervoso Central, incluindo atividades antioxidante e anti-inflamatória. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi investigar um possível efeito neuroprotetor do CA em ratos submetidos a dois modelos de DP. Foram realizados dois experimentos: no experimento I, ratos Wistar foram submetidos a administração repetida de uma dose baixa (0,1 mg/kg, s.c.) de reserpina (RES) ou veículo da reserpina (VR) e tratados concomitantemente com CA nas doses de 12,5 ou 25 mg/kg (i.p.) ou com o veículo do carvacrol (VC). Ao longo do experimento, os animais tiveram seu comportamento motor avaliado através dos testes de catalepsia, campo aberto e avaliação dos movimentos orais. No experimento II, ratos Long-Evans foram pré-tratados por sete dias com CA nas doses de 50 ou 100 mg/kg (i.p.) ou VC, e então foram submetidos a uma injeção unilateral de 6-hidroxidopamina (6-OHDA) ou veículo no feixe prosencefálico medial (medial forebrain bundle -MFB). Os animais foram tratados com CA ou VC por três semanas após a injeção de 6-OHDA e após este período tiveram seu comportamento motor avaliado através dos testes do campo aberto, cilindro, rotarod e rotações induzidas por anfetamina. Em ambos os experimentos, ao fim dos testes comportamentais, os animais foram perfundidos e seus cérebros foram processados para imunohistoquímica para tirosina hidroxilase (TH). No experimento I, os resultados mostraram que o CA em ambas as doses (12,5 e 25 mg/kg) preveniu o comportamento de catalepsia e o desenvolvimento de movimentos de mastigação no vácuo induzidos pela RES, porém não reverteu a redução da atividade locomotora causada pela RES no teste do campo aberto. O CA em ambas as doses preveniu a redução da marcação de TH induzida pela RES na SNpc e no estriado dorsal. No experimento II, os resultados mostraram que o CA na dose de 50 mg/kg preveniu os déficits motores induzidos pela injeção de 6-OHDA nos testes do campo aberto, cilindro e rotarod, e aumentou o número de rotações induzidas por anfetamina. Além disso, o CA atenuou o dano provocado pela injeção de 6-OHDA nos neurônios dopaminérgicos da SNpc e estriado dorsal. Os resultados obtidos no presente estudo sugerem que o CA apresenta um efeito neuroprotetor, prevenindo ou atenuando as alterações motoras e neuroquímicas induzidas pela RES e 6-OHDA. Desta forma, o CA pode ser considerado um candidato terapêutico promissor para a prevenção ou tratamento da DP.

Orientador: Prof. Dr. Fúlvio Rieli Mendes / Coorientador: Prof. Dr.Tiago Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Neurociência e Cognição, Santo André, 2018. / É de amplo conhecimento que as plantas são rica fonte de compostos bioativos de interesse médico. Mecanismos comuns de neurotoxicidade incluem disfunções mitocondriais, apoptose e o estresse oxidativo, sendo estes os principais responsáveis pelas doenças neurodegenerativas e outras enfermidades características do processo de envelhecimento. O objetivo do presente estudo foi avaliar a possível ação neuroprotetora de extratos hidroetanólico e diclorometânico de Paullinia cupana (Guaraná) e Ilex paraguariensis (Erva Mate) e de extrato hidrossolúvel de Euterpe oleracea (Açaí). A ação antioxidante dos extratos e seus efeitos sobre enzimas responsáveis pela metabolização da acetilcolina e das monoaminas foi avaliada por meio de métodos espectrofotométricos. Os extratos de I. paraguariensis e P. cupana apresentaram efeito anticolinesterásico, capacidade de sequestrar radicais livres pelo ensaio de DPPH e também de impedir a lipoperoxidação espontânea e ainda houve diferença entre os extratos. Porém, não apresentaram nenhuma ação sobre a monoaminoxidase. Na cultura de células SH-SY5Y os tratamentos por 24 horas com os extratos hidroetanólicos de I. paraguariensis, P. cupana e hidrossolúvel de E. oleracea não induziram mudanças na viabilidade celular medida pelo ensaio de MTT, contudo protegeram as células da toxicidade induzida por H2O2. Ao mesmo tempo não se observou efeitos significativos do tratamento com os extratos nas enzimas antioxidantes e na quantidade de GSH das células SH-SY5Y. / It is widely known that plants are rich source of bioactive compounds of medical interest. Common mechanisms of neurotoxicity include mitochondrial dysfunctions, apoptosis and oxidative stress, which are the main responsible for neurodegenerative diseases and other diseases characteristic of the aging process. The objective of the present study was to evaluate the possible neuroprotective action of hydroethanolic and dichloromethane extracts of Paullinia cupana (Guaraná) and Ilex paraguariensis (Erva Mate) and water-soluble extract of Euterpe oleracea (Açaí). The antioxidant action of the extracts and their effects on enzymes responsible for the metabolism of acetylcholine and monoamines was evaluated by means of spectrophotometric methods. The extracts of I. paraguariensis and P. cupana showed anticholinesterase activity, ability to sequester free radicals by the DPPH assay and to prevent spontaneous lipoperoxidation and there was still a difference between the extracts. However, they showed no action on monoamine oxidase. In the SH-SY5Y cell culture the 24-hour treatments with the hydroethanolic extracts of I. paraguariensis, P. cupana and water-soluble E. oleracea did not induce changes in the cell viability measured by the MTT assay, however they protected the cells from the toxicity induced by H2O2. At the same time, no significant effects of treatment with extracts on the antioxidant enzymes and on the amount of GSH from SH-SY5Y cells were observed.

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.

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.