A interpretação dos achados laboratoriais no estabelecimento da causa mortis consiste na integração dos conhecimentos sobre a toxicocinética e toxicodinâmica do agente, conhecimentos de sua redistribuição post mortem (RPM) e achados necroscópicos que possibilitem o nexo causal entre o toxicante e o efeito letal. Neste sentido, é importante considerar que somente as concentrações de cocaína (COC) e seus metabólitos podem não ser determinantes na interpretação da causa de morte, podendo ser útil o cotejamento com outros parâmetros, como os níveis de neurotrasmissores que representem o mecanismo de ação do fármaco. Assim, este trabalho teve por objetivo investigar a RPM da COC e seu metabólito benzoilecgonina (BE) em três segmentos do tecido encefálico (TE), no humor vítreo (HV) e sangue (SG), bem como determinar as concentrações de catecolaminas e indolaminas no encéfalo para avaliar a aplicação da neuroquímica post mortem (NPM) na toxicologia forense. No estudo de RPM foram quantificados os níveis de COC e BE em três segmentos do TE (córtex frontal, núcleos da base e cerebelo), no HV e no SG através de método por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) acoplada ao detector de arranjo de diodos. Os estudos de neuroquímica foram realizados empregando-se HPLC acoplada ao detector eletroquímico. Os resultados indicaram que as concentrações médias de COC foram maiores no TE, seguido por SG e HV (3,09, 2,92 e 1,71 µg/mL, respectivamente), enquanto para BE foram maiores em SG, seguido por HV e TE (6,12, 1,39 e 0,87 µg/mL, respectivamente). As concentrações de COC se apresentaram distribuídas uniformemente nos três segmentos de TE e apresentaram alta correlação com o HV. Adicionalmente, a média de concentrações de dopamina total foi maior no grupo de indivíduos com amostras positivas para COC, sendo verificado diferença significativa entre este grupo e o de indivíduos com amostras negativas para o fármaco de interesse. Os resultados demostraram que o estudo de RPM e da NPM constituem ferramentas aplicáveis na interpretação da causa e maneira de morte. / In case of intoxication, the interpretation of analytical results to assess the cause and process of death requires knowledge about toxicokinetics, toxicodynamic, postmortem redistribution, and autopsy elements. Cocaine-related deaths occur mainly after prolonged drugs use and the presence of cocaine (COC) in fluids or tissues does not prove that death was due to COC consumption, and the interpretation of postmortem concentrations is even more complicated than attempts at making such correlations in the living. The objectives of this study were to investigate the post mortem redistribution (PMR) of COC and its metabolite benzoylecgonine (BE) in three segments of brain (frontal cortex, base nucleous, and cerebellum), vitreous humor, and blood. In additional, catecholamines and indolamines were quantified in brain in order to evaluate the usefulness of post mortem neurochemistry (PMN) in forensic toxicology. In PMR studies were quantified the COC and BE levels in three brain (BR) segments, in vitreous humor (VH), and blood (BL) by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) with diode array detection, and for neurochemistry studies the neurotransmitters were quantified by HPLC with electrochemical detection. A homogenous distribution of COC and BE within frontal cortex, base nucleous, and cerebellum was found. The COC media concentrations were 3.09, 2.92 e 1.71µg/mL in BR, BL and VH, respectively, and the BE media concentrations were 6.12, 1.39 e 0.87 µg/mL in BL, VH, and BR, respectively. The COC concentrations in VH show high correlation with brain. The media total dopamine concentration was significant higher in COC positive group. These findings suggest that the studies of PMR and PMN by neurotransmitters levels may be useful to assess the cause and process of death.

Résumé confidentiel / Confidential abstract

O núcleo supraquiasmático (NSQ), principal relógio biológico circadiano em mamíferos, contem população variada de neurônios produtores de diferentes substâncias neuroativas. Em roedores, as pesquisas avançaram na investigação dos mecanismos moleculares e substâncias neuroativas, que em conjunto determinam a função do relógio biológico. Entretanto, há poucas informações em espécies diurnas, especialmente primatas sobre esta organização intrínseca que não raramente apresenta diferenças nas espécies estudadas. O presente estudo busca identificar a natureza química dos principais grupamentos neuronais do NSQ no primata diurno Cebus apella, relacionando a localização destes grupamentos com as três principais projeções aferentes deste núcleo. Os resultados obtidos evidenciam organização complexa do NSQ, caracterizada por grupos celulares contendo vasopressina, polipeptídeo intestinal vasoativo e marcador de diferenciação neural com localização semelhante a de roedores e células que contém calbindina e calretinina com localização diferente da de roedores. / The suprachiasmatic nucleus (SCN), the main circadian clock in mammals, contains diverse population of neurons of different neuroactive substances. In rodents, there has been extensive research in the recent past looking into the molecular basis and mechanisms of the biological clock. However, there is little information in diurnal species, especially primates about this organization seldom has no intrinsic differences in the species studied. This study seeks to identify the chemical nature of the main groups of SCN neurons in diurnal primate Cebus apella, relating the location of these groups with the three major afferent projections from this nucleus. The results show complex organization of the SCN, characterized by cell groups containing vasopressin, vasoactive intestinal polypeptide and neuronal differentiation marker in the same location and rodent cells that contain calbindin and calretinin with location different from that of rodents.

A interpretação dos achados laboratoriais no estabelecimento da causa mortis consiste na integração dos conhecimentos sobre a toxicocinética e toxicodinâmica do agente, conhecimentos de sua redistribuição post mortem (RPM) e achados necroscópicos que possibilitem o nexo causal entre o toxicante e o efeito letal. Neste sentido, é importante considerar que somente as concentrações de cocaína (COC) e seus metabólitos podem não ser determinantes na interpretação da causa de morte, podendo ser útil o cotejamento com outros parâmetros, como os níveis de neurotrasmissores que representem o mecanismo de ação do fármaco. Assim, este trabalho teve por objetivo investigar a RPM da COC e seu metabólito benzoilecgonina (BE) em três segmentos do tecido encefálico (TE), no humor vítreo (HV) e sangue (SG), bem como determinar as concentrações de catecolaminas e indolaminas no encéfalo para avaliar a aplicação da neuroquímica post mortem (NPM) na toxicologia forense. No estudo de RPM foram quantificados os níveis de COC e BE em três segmentos do TE (córtex frontal, núcleos da base e cerebelo), no HV e no SG através de método por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) acoplada ao detector de arranjo de diodos. Os estudos de neuroquímica foram realizados empregando-se HPLC acoplada ao detector eletroquímico. Os resultados indicaram que as concentrações médias de COC foram maiores no TE, seguido por SG e HV (3,09, 2,92 e 1,71 µg/mL, respectivamente), enquanto para BE foram maiores em SG, seguido por HV e TE (6,12, 1,39 e 0,87 µg/mL, respectivamente). As concentrações de COC se apresentaram distribuídas uniformemente nos três segmentos de TE e apresentaram alta correlação com o HV. Adicionalmente, a média de concentrações de dopamina total foi maior no grupo de indivíduos com amostras positivas para COC, sendo verificado diferença significativa entre este grupo e o de indivíduos com amostras negativas para o fármaco de interesse. Os resultados demostraram que o estudo de RPM e da NPM constituem ferramentas aplicáveis na interpretação da causa e maneira de morte. / In case of intoxication, the interpretation of analytical results to assess the cause and process of death requires knowledge about toxicokinetics, toxicodynamic, postmortem redistribution, and autopsy elements. Cocaine-related deaths occur mainly after prolonged drugs use and the presence of cocaine (COC) in fluids or tissues does not prove that death was due to COC consumption, and the interpretation of postmortem concentrations is even more complicated than attempts at making such correlations in the living. The objectives of this study were to investigate the post mortem redistribution (PMR) of COC and its metabolite benzoylecgonine (BE) in three segments of brain (frontal cortex, base nucleous, and cerebellum), vitreous humor, and blood. In additional, catecholamines and indolamines were quantified in brain in order to evaluate the usefulness of post mortem neurochemistry (PMN) in forensic toxicology. In PMR studies were quantified the COC and BE levels in three brain (BR) segments, in vitreous humor (VH), and blood (BL) by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) with diode array detection, and for neurochemistry studies the neurotransmitters were quantified by HPLC with electrochemical detection. A homogenous distribution of COC and BE within frontal cortex, base nucleous, and cerebellum was found. The COC media concentrations were 3.09, 2.92 e 1.71µg/mL in BR, BL and VH, respectively, and the BE media concentrations were 6.12, 1.39 e 0.87 µg/mL in BL, VH, and BR, respectively. The COC concentrations in VH show high correlation with brain. The media total dopamine concentration was significant higher in COC positive group. These findings suggest that the studies of PMR and PMN by neurotransmitters levels may be useful to assess the cause and process of death.

Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder which is histopathologically characterised by amyloid plaques and neurofibrillary tangles. Amyloid plaques consist of the amyloid β-peptide (Aβ) that can form aggregates in the brain. Aβ is generated from the amyloid precursor protein (APP) through proteolytic cleavage. APP belongs to a conserved protein family that also includes the two paralogues, APP-like proteins 1 and 2 (APLP1 and APLP2). Despite the immense amount of research on APP, motivated by its implication in AD, the function of this protein family has not yet been determined. In this thesis, we have studied the expression and proteolytic processing of the APP protein family. Our results are consistent with previous findings that suggest a role for APP during neuronal development. Treatment of cells with retinoic acid (RA) resulted in increased synthesis. In addition, we observed that RA treatment shifted the processing of APP from the amyloidogenic to the non-amyloidogenic pathway. The proteins in the APP family have been hard to distinguish both with respect to function and proteolytic processing. However, for development of new drugs with APP processing enzymes as targets this is of great importance. Our studies suggest similarities, but also differences in the mechanism regulating the processing of the different paralogues. We found that brain-derived neurotrophic factor (BDNF) had different impact on the members of the APP family. Most interestingly, we also found that the mechanism behind the increased processing in response to IGF-1 was not identical between the homologous proteins. In summary, our results indicate that in terms of regulation APLP1 and APLP2 differ more from each other than from APP. Our studies open up the possibility of finding means to selectively block Aβ production without interfering with the processing and function of the paralogous proteins.

O núcleo supraquiasmático (NSQ), principal relógio biológico circadiano em mamíferos, contem população variada de neurônios produtores de diferentes substâncias neuroativas. Em roedores, as pesquisas avançaram na investigação dos mecanismos moleculares e substâncias neuroativas, que em conjunto determinam a função do relógio biológico. Entretanto, há poucas informações em espécies diurnas, especialmente primatas sobre esta organização intrínseca que não raramente apresenta diferenças nas espécies estudadas. O presente estudo busca identificar a natureza química dos principais grupamentos neuronais do NSQ no primata diurno Cebus apella, relacionando a localização destes grupamentos com as três principais projeções aferentes deste núcleo. Os resultados obtidos evidenciam organização complexa do NSQ, caracterizada por grupos celulares contendo vasopressina, polipeptídeo intestinal vasoativo e marcador de diferenciação neural com localização semelhante a de roedores e células que contém calbindina e calretinina com localização diferente da de roedores. / The suprachiasmatic nucleus (SCN), the main circadian clock in mammals, contains diverse population of neurons of different neuroactive substances. In rodents, there has been extensive research in the recent past looking into the molecular basis and mechanisms of the biological clock. However, there is little information in diurnal species, especially primates about this organization seldom has no intrinsic differences in the species studied. This study seeks to identify the chemical nature of the main groups of SCN neurons in diurnal primate Cebus apella, relating the location of these groups with the three major afferent projections from this nucleus. The results show complex organization of the SCN, characterized by cell groups containing vasopressin, vasoactive intestinal polypeptide and neuronal differentiation marker in the same location and rodent cells that contain calbindin and calretinin with location different from that of rodents.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A terapia antirretroviral revolucionou o tratamento dos pacientes portadores do vÃrus da imunodeficiÃncia humana (HIV) porque melhorou o estado clÃnico destes pacientes. à essencial que no mÃnimo uma das drogas utilizadas nesta terapia atravesse bem a barreira hemato-encefÃlica, jà que o HIV alcanÃa o sistema nervoso central (SNC), causando danos. O Efavirenz à um antirretroviral capaz de atravessar bem a barreira hemato-encefÃlica, sendo bastante utilizado no tratamento para HIV. Entretanto, pacientes tratados com Efavirenz vÃm apresentando alteraÃÃes neuropsiquiÃtricas como depressÃo, ansiedade, mania, pensamentos suicidas, psicoses e alucinaÃÃes. Baseado nestes fatos, o presente estudo objetivou avaliar se as alteraÃÃes comportamentais ansiedade, depressÃo e convulsÃo ocorrem em animais tratados com Efavirenz com uma Ãnica dose e por um perÃodo de 15 dias, atravÃs de modelos padronizados de comportamento animal, bem como verificar se o tratamento com o fÃrmaco à capaz de causar alteraÃÃes de monoaminas e de aminoÃcidos. Foram utilizados ratos Wistar machos (35 dias, n=6-8). Os animais foram tratados uma Ãnica vez com efavirenz, no caso do tratamento agudo, ou por 15 dias, para o tratamento subcrÃnico. Os animais tratados e controles foram submetidos aos testes comportamentais de Labirinto em Cruz Elevado (Plus Maze), Nado ForÃado, Campo Aberto e ConvulsÃo induzida por pilocarpina. Para a avaliaÃÃo neuroquÃmica, as cobaias foram sacrificadas e o cÃrebro foi removido para anÃlise das seguintes Ãreas de interesse: corpo estriado, cÃrtex prÃ-frontal e hipocampo. Foram dosadas as monoaminas e seus metabÃlitos, os aminoÃcidos e os nÃveis de malonildialdeÃdo (MDA). Os resultados mostraram que o Efavirenz ocasionou, nos testes comportamentais, ansiedade apÃs administraÃÃo aguda, causou depressÃo no teste comportamental apÃs tratamento subcrÃnico, nÃo interferiu na latÃncia de convulsÃo e alterou monoaminas e metabÃlitos, alÃm de elevar os nÃveis de MDA. Desse modo, conclui-se que o efavirenz, de acordo com este estudo, promove alteraÃÃes neuroquÃmicas no sistema nervoso central causando distÃrbios neuropsiquiÃtricos. / Antiretroviral therapy has revolutionized the treatment of patients infected with human immunodeficiency virus (HIV) because it improved the clinical status of these patients. It is essential that at least one of the drugs used and in this therapy cross the blood-brain barrier, since HIV reaches the central nervous system (CNS), causing damage. Efavirenz is an antiretroviral widely used in HIV and able to cross the blood-brain barrier. However, patients treated with efavirenz are presenting neuropsychiatric disorders such as depression, anxiety, mania, suicidal thoughts, psychosis and hallucinations. Based on these facts, this study aimed to assess whether the behavioral changes anxiety, depression and seizures induced by pilocarpine occur in animals treated with efavirenz with a single dose and for a period of 15 days, using standard models of animal behavior as well as check if the treatment with drug can cause changes in monoamines and amino acids. We used male Wistar rats (35 days, n = 6-8). The animals were treated once with efavirenz in the case of an acute treatment, or 15 days for a subchronic treatment. The treated animals and controls were tested for behavioral elevated plus maze (Plus Maze), Forced Swim, Open Field and seizure induced by pilocarpine. To assess neurochemistry, mice were sacrificed and the brain was removed for the analysis of the following areas of interest: striatum, prefrontal cortex and hippocampus. Were measured monoamines and their metabolites, amino acids and the levels of malondialdehyde (MDA). The results showed that efavirenz caused anxiety and motor abnormalities similar to psychogenic drugs in behavioral tests after acute administration, caused depression in the behavioral test after subchronic treatment, had no effect on the latency of convulsion, altered monoamine metabolites and increased levels MDA. Thus, it is conclude that efavirenz, according to this study, promotes neurochemical changes in the central nervous system, causing neuropsychiatric disorders.

As ações da atividade física na neuroquímica dos neurônios, com enfoque às proteínas ligantes de cálcio (Ca2+), e o estado de ativação de células gliais da medula espinal do rato foram investigadas em preparados imuno-histoquímicos através da análise morfométrica e microdensitométrica com auxílio do computador. Ratos machos adultos foram divididos em dois grupos: treinado, cujos animais foram expostos à roda de corrida onde realizava atividade física espontânea, por um período de 4 e 14 noites; e sedentário, onde os animais foram mantidos em caixas individualizadas, sem a roda de corrida. Após os períodos determinados, os animais sofreram eutanásia e suas medulas espinais foram processadas para imunohistoquímica. Os ligantes de Ca2+ neuronal e glial foram avaliados pela imunorreatividade das proteínas calbindina e parvalbumina e, ainda, pela imunorreatividade da proteína S100 astrocitária. A atividade física voluntária promoveu uma diminuição na imunorreatividade da proteína calbindina em nível torácico no corno posterior (lâminas I e II de Rexed), assim como no núcleo espinal lateral após 14 dias. No nível lombar, também se observou uma diminuição da imunorreatividade no corno posterior (lâminas I e II de Rexed). Contudo os animais submetidos à atividade física voluntária por 4 dias apresentaram um aumento na área imunorreativa da proteína parvalbumina em relação ao seu controle. Efeito semelhante ocorreu no núcleo dorsal nos grupos que treinaram por 4 e 14 dias. Entretanto, no fascículo cuneiforme ocorreu uma diminuição da imunorreatividade à parvalbumina. Já em relação à proteína S100, os animais treinados apresentaram um aumento na imunorreatividade (spMGV) no corno anterior. Assim, conclui-se que a atividade física voluntária modificou a imunorreatividade das proteínas ligantes de Ca2+ na medula espinal, o que pode estar associado aos mecanismos de ativação intracelular realizados pelo cálcio, bem como a liberação de neurotransmissores na fenda sináptica. / Actions of the physical activity in the neurochemistry focuzing calcium-bindin proteins and the activation of the glial cells in the spinal cord of the rat were investigated with imunohistochemistry over. Male wistar adult rats were divided in two groups: trained, which animals exercised in the wheel running for 4 and 14 nigths; and sedentary, which animals were maintained in private box without wheel running. After that period rats were sacrificed and their spinal cords were processed to imunohistochemistry. Calcium-bindin proteins neuronal (parvalbumin and calbindin) and glial (S100) were evaluted. The activity promoted a decrese in the imunoreativite of the calbindin protein in the torácic level of the posterior horn (lamina I and II of Rexed), and lateral spine nucle after 14 days. In the lombar level, decrese in the posterior horn was also found. Animals submited to physic activity for 4 days showed an increased in the imunoreatived area of parvalbumin. Similar effect was observed all of groups that were treineds for 4 e 14 days. However, in the cuneiforne fascicule, parvalbumin decreased. The S100 protein showed decresed in the anterior horn. In conclusion volunteer phisical activity changed the pattern of the calcium-bindin protein immunoreactivity in the spinal cord, effect than can be associated to neuroplasticity.

Quantifying individual differences in behavior and the extent that behavior is influenced by circadian control is of paramount importance in behavioral ecology. In addition, the proximate mechanisms underlying behavior are also critical in order to obtain a more complete picture of how behavior evolves. Biogenic amines (BAs) are simple nitrogenous compounds derived from amino acids and have been consistently and extensively linked to behavior. For this study, we analyzed temporal patterns of BAs in relation to the antipredator (boldness) and aggressive behavior in female Agelenopsis pennsylvanica, a funnel-web spider. Using HPLC-ED, we compared behavioral responses to temporal patterns of octopamine and serotonin, two BAs known to influence behavior in invertebrates. Our results suggest that, while there was a clear diel cycling pattern of both aggression and boldness, BAs do not follow this same pattern, suggesting that oscillations in absolute levels of BAs are not the underpinnings of behavioral oscillations.

Thesis (MSc (Physiological Sciences))--University of Stellenbosch, 2006. / Early adverse life events appear to increase the susceptibility of developing psychiatric disorders later in life. The molecular mechanisms involved in the development of pathological behaviour remain unclear. Dysregulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and alterations in neurotrophic factors have been implicated.