A interação entre agentes inteligentes na disputa por recursos necessários à sobrevivência é um fato onipresente na luta pela vida. Este tipo de interação é estudado e formalizado matematicamente pela teoria dos jogos. Na literatura experimental encontramos vários estudos envolvendo primatas humanos e não humanos em tarefas de jogos estratégicos, mas, até o momento, não foi desenvolvido nenhum modelo deste comportamento com roedores. Estudos do comportamento animal mostram que estes aprendem e aprimoram este tipo de estratégias através de aprendizagem por reforço. O elemento central dos modelos computacionais de aprendizado por reforço é o sinal de violação de expectativa, que sinaliza o quanto um resultado difere, para mais ou para menos, do esperado. Este sinal é utilizado pelo agente para atualização dos valores e, assim, da probabilidade de escolha das opções. A pesquisa neurofisiológica tem consistentemente demonstrado que o sinal fásico emitido pelo sistema dopaminérgico conforma-se muito de perto às características do sinal descrito pela teoria computacional. Dessa maneira, os objetivos do presente estudo são pesquisar (1) se roedores são capazes de jogar um jogo estratégico simples e se a evolução do seu desempenho é consistente com o aprendizado por reforço e (2) se os efeitos de agonistas e antagonistas dopaminérgicos na estratégia de jogo são consistentes com a teoria segundo a qual o sinal dopaminérgico fásico desempenha função central na atualização constante da estratégia de jogo. Nossos resultados demonstram que, neste jogo estratégico, roedores efetivamente são capazes de um desempenho muito próximo do normativo, que seu desempenho é consistente com o aprendizado por reforço e, finalmente, que o sistema dopaminérgico está envolvido no processo de atualização da estratégia. / Intelligent agents competing for the resources necessary for survival is a universal factor in the struggle for life. This type of interaction has been studied and mathematically formalized by game theory. In scientific literature we have come across several studies involving human and non-human primates carrying out strategic game tasks; however, until now, no model for such behavior has been developed for rodents. Animal behavior studies have shown that animals learn and develop strategies through reinforcement learning. A central element of computational models of reinforcement learning is the reward-prediction error signal, which indicates how much a result differs, either positively or negatively, from the expected result. This signal is used by the agent to update the values of its options, and so their probability of being chosen. Neurophysiologic research has consistently shown that the phasic signal emitted by the dopamine system conforms very closely to the characteristics of the signal described by computational theory. The purposes of this study are: (1) to discover whether rodents are capable of playing a simple strategic game and whether the evolution of their performance is consistent with reinforcement learning; and (2) whether the effects of dopamine agonists and antagonists on game strategy are consistent with the theory that phasic dopamine signals have a primary role in the constant update of game strategy. Our results prove that, in this strategic game, rodents are effectively capable of finding a strategy that is very close to the normative one, that their performance is consistent with reinforcement learning and, finally, that the dopamine system is involved in the process of strategic updating.

A interação entre agentes inteligentes na disputa por recursos necessários à sobrevivência é um fato onipresente na luta pela vida. Este tipo de interação é estudado e formalizado matematicamente pela teoria dos jogos. Na literatura experimental encontramos vários estudos envolvendo primatas humanos e não humanos em tarefas de jogos estratégicos, mas, até o momento, não foi desenvolvido nenhum modelo deste comportamento com roedores. Estudos do comportamento animal mostram que estes aprendem e aprimoram este tipo de estratégias através de aprendizagem por reforço. O elemento central dos modelos computacionais de aprendizado por reforço é o sinal de violação de expectativa, que sinaliza o quanto um resultado difere, para mais ou para menos, do esperado. Este sinal é utilizado pelo agente para atualização dos valores e, assim, da probabilidade de escolha das opções. A pesquisa neurofisiológica tem consistentemente demonstrado que o sinal fásico emitido pelo sistema dopaminérgico conforma-se muito de perto às características do sinal descrito pela teoria computacional. Dessa maneira, os objetivos do presente estudo são pesquisar (1) se roedores são capazes de jogar um jogo estratégico simples e se a evolução do seu desempenho é consistente com o aprendizado por reforço e (2) se os efeitos de agonistas e antagonistas dopaminérgicos na estratégia de jogo são consistentes com a teoria segundo a qual o sinal dopaminérgico fásico desempenha função central na atualização constante da estratégia de jogo. Nossos resultados demonstram que, neste jogo estratégico, roedores efetivamente são capazes de um desempenho muito próximo do normativo, que seu desempenho é consistente com o aprendizado por reforço e, finalmente, que o sistema dopaminérgico está envolvido no processo de atualização da estratégia. / Intelligent agents competing for the resources necessary for survival is a universal factor in the struggle for life. This type of interaction has been studied and mathematically formalized by game theory. In scientific literature we have come across several studies involving human and non-human primates carrying out strategic game tasks; however, until now, no model for such behavior has been developed for rodents. Animal behavior studies have shown that animals learn and develop strategies through reinforcement learning. A central element of computational models of reinforcement learning is the reward-prediction error signal, which indicates how much a result differs, either positively or negatively, from the expected result. This signal is used by the agent to update the values of its options, and so their probability of being chosen. Neurophysiologic research has consistently shown that the phasic signal emitted by the dopamine system conforms very closely to the characteristics of the signal described by computational theory. The purposes of this study are: (1) to discover whether rodents are capable of playing a simple strategic game and whether the evolution of their performance is consistent with reinforcement learning; and (2) whether the effects of dopamine agonists and antagonists on game strategy are consistent with the theory that phasic dopamine signals have a primary role in the constant update of game strategy. Our results prove that, in this strategic game, rodents are effectively capable of finding a strategy that is very close to the normative one, that their performance is consistent with reinforcement learning and, finally, that the dopamine system is involved in the process of strategic updating.

Adenosina e óxido nítrico, importantes neuromoduladores endógenos, atuam modulando finamente o controle neural cardiovascular no núcleo de trato solitário (NTS). Embora se tenha conhecimento sobre a relação entre adenosina e NO periférica e centralmente, em particular, no bulbo, os mecanismos pelos quais a adenosina interfere na dinâmica da neurotransmissão nitrérgica, ainda não são totalmente conhecidos. Logo, alterações na interação entre esses sistemas podem ser especialmente relevantes para indivíduos predispostos à hipertensão. Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram estudar a interação entre o sistema adenosinérgico e nitrérgico em culturas de células da porção dorsomedial do bulbo de ratos normotenso Wistar Kyoto (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). Para tal, utilizou-se técnicas para quantificação dos níveis de nitrito, PCR em tempo real e RNA de interferência. Foi observada uma redução e um aumento concentração-dependente nos níveis de nitrito e do mRNA da nNOS induzido pelos agonistas dos receptores A1(A1R) e A2A(A>sub>2AR), CPA e CGS21680, respectivamente. Os efeitos nos níveis de nitrito foram atenuados pela administração dos antagonistas seletivos dos A1R e A2AR, CPT e ZM241385. Knockdown dos A1R e A2AR mostraram que a redução da expressão desses receptores aumentaram e diminuíram os níveis de expressão da nNOS, respectivamente. Pré-tratamento com o inibidor não seletivo da nNOS, L-NAME, aboliu os níveis aumentados de nitrito desencadeados pelo CGS21680 em células de WKY e SHR. Por fim, é mostrado que a via cAMP-PKA está envolvida na sinalização que deflaga tantos os níveis reduzidos de nitrito, via A1R, quantos os níveis aumentados de nitrito, via A2AR, em culturas de WKY e SHR. Em síntese, nossos resultados destacam a influência da adenosina sobre a síntese de NO em culturas de células da porção dorsomedial do bulbo de ratos WKY e SHR. Pelo menos em parte, o perfil modulatório é diferenciado em ratos SHR / Adenosine and nitric oxide, important endogenous neuromodulators, act on the fine tuning regulation of neural cardiovascular control in the nucleus tractus solitarius (NTS). Although the relationship between adenosine and NO peripheral and centrally, is well established, in particular, in the oblongata medulla, the mechanisms by which adenosine interferes in the dynamics of nitrergic neurotransmission, is not completely understood. Thus, changes in the interaction between these systems may be especially relevant for individuals predisposed to hypertension. The aim of this study was to evaluate the interaction between the adenosinergic and nitrergic systems in cell culture from the dorsomedial medulla oblongata of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR). This purpose was performed the quantification of nitrite level, RT-PCR analysis and RNA interference. We observed a concentration-dependent decrease and increase of nitrite and nNOS mRNA levels in cultured cells of WKY and SHR rats induced by agonists of adenosine A1 (A1R) and A2A receptor (A2AR), CPA and CGS21680, respectively. These effects in nitrite level were attenuated by the administration of the A1R and A2AR selective antagonist, CPT and ZM241385. Furthermore, knockdown of A1R and A2AR showed an increase and decrease of nNOS mRNA levels, respectively. The pretreatment with nonselective inhibitor of NOS, L-NAME, abolished nitrite-increased levels triggered by CGS 21680 in WKY and SHR cells. Finally, it is shown that the cAMP-PKA pathway is involved in A1R and A2AR -mediated decrease and increase in nitrite levels in SHR and WKY cells. In summary, our results highlight the influence of adenosine on nitric oxide levels in cultured cells from dorsal medulla oblongata of WKY and SHR rats. In part, the modulatory profile is different in the SHR strain

Esta tese está organizada basicamente em quatro capítulos. O Capítulo I aborda as linhas gerais do presente trabalho, onde o sistema nervoso é caracterizado por um mosaico de redes neurais altamente organizadas, as quais promovem o controle e a manutenção das atividades vitais do corpo humano. Redes neurais geneticamente enfraquecidas podem predispor os indivíduos a desenvolver diversas patologias. Moléculas neuromodulatórias podem atuar fortalecendo estas redes, colaborando com o controle destas doenças. O objetivo geral deste trabalho é estudar a ação de duas moléculas neuromodulatórias endógenas, a adenosina e a co-chaperona BAG-2, sobre redes neurais específicas associadas à hipertensão essencial e à doença de Azheimer, contribuindo, assim, para o melhor entendimento, controle e prevenção destas patologias. O Capítulo II analisa os possíveis efeitos da adenosina sobre o controle neural da pressão arterial associado à patologia da hipertensão essencial, especificamente no núcleo do trato solitário (NTS) de ratos normotensos (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). O primeiro artigo científico do presente trabalho (Capítulo II) demonstra que os receptores A1 de adenosina, além de estarem distribuídos de forma heterogênea dentro do NTS estão aumentados em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos. Esta diferença parece preceder o desenvolvimento da hipertensão nestes animais. O segundo artigo científico (Capítulo II) descreve que os receptores A1 de adenosina são capazes de aumentar tanto o número como a afinidade dos receptores alfa2-adrenérgicos dentro de núcleos específicos do NTS. Esta ação modulatória é diferenciada em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos, sugerindo uma importante alteração associada à hipertensão nestes animais. No terceiro artigo científico (Capítulo II) foi observado que a ação modulatória desencadeada pelos receptores A1 de adenosina sobre os receptores alfa2-adrenérgicos é dependente de fosfolipase C (PLC) e parece, também, ser diferenciada em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos. Neste contexto, os resultados destes três trabalhos sugerem que a ativação dos receptores A1 de adenosina, em certas condições, poderia estar sensibilizando sistemas hipotensores dentro de subnúcleos específicos do NTS através dos receptores alfa2-adrenérgicos utilizando fosfolipase C como mensageiro intracelular. Este mecanismo poderia estar associado ao desenvolvimento da hipertensão essencial. O Capítulo III analisa os possíveis efeitos da co-chaperona BAG-2 sobre a proteína Tau. Agregados desta proteína são uma das características histopatológicas marcantes encontradas no encéfalo de pacientes com mal de Alzheimer. Foi demonstrado no presente trabalho um elegante mecanismo de degradação da proteína Tau fosforilada, uma isoforma considerada tóxica para o ambiente intracelular, através da co-chaperona BAG-2. Esta molécula tem a capacidade de inibir a atividade da chaperona CHIP, uma ligase de ubiquitina, impossibilitando a ubiquitinação e conseqüente degradação da proteína Tau pela via proteossomo ubiquitina-dependente. Foi observado que a proteína BAG-2 se associa fisicamente à proteína Tau, alterando a via de degradação ubiquitina-dependente para uma via não muito usual, ubiquitina-independente. A supressão da proteína BAG-2 leva a um aumento nos níveis de Tau em neurônios e sua superexpressão, uma diminuição. Foi observado, também, que a supressão da proteína BAG-2 pode levar a formação de agregados filamentosos, sugerindo que o efeito modulatório da proteína BAG-2 poderia estar relacionado com a remoção dos agregados intracelulares encontrados em pacientes com a doença de Alzheimer. Concluindo, BAG-2 poderia ser um importante alvo farmacológico para o tratamento desta patologia. Por fim, o capítulo IV encerra o presente trabalho com considerações finais importantes para o estudo, prevenção e controle de patologias multifatoriais como a hipertensão essencial e a doença de Alzheimer. Este estudo sugere que a adenosina e a co-chaperona BAG-2 poderiam ser alvos farmacológicos interessantes, que em conjunto com outras subtâncias, poderiam colaborar com o fortalecimento de redes neurais geneticamente enfraquecidas as quais predispõem os indivíduos a desenvolver tais patologias / Adenosine has been shown to modulate cardiovascular control at the levels of the nucleus tractus solitarii (NTS). This study shows the distribution and density of adenosine A1 receptor within the nucleus tractus solitarii (NTS) of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats from birth to adulthood (1,15,30 and 90 day-old). [3H]DPCPX was used as a ligant for in vitro autoradiography. The NTS shows heterogeneous distribution of adenosine A1 receptor in dorsomedial/dorsolateral, subpostremal and medial/intermediate subnuclei. Adenosine A1 receptor decrease in dorsomedial/dorsolateral according to rostral-caudal levels of 15, 30 and 90 day-old WKY and SHR rats. On the other hand, those receptors increase in subpostremal according to rostral-caudal levels of 30 and 90 days old WKY, and of 15, 30 and 90 day-old SHR. Furthermore, adenosine A1 receptors are increased in SHR as compared with WKY in dorsomedial/dorsolateral of 30 and 90 day-old rats and in subpostremal of 15, 30 and 90 day-old rats. Surprisingly, even in 15 days old SHR rats when hypertension is not yet apparent, [3H]DPCPX values were increased. Finally, adenosine A1 receptors increase from 1 to 30 day-old rats. Medial/intermediate did not show any changes in adenosine A1 receptors according rostral-caudal levels, age or strain. In summary, our result highlights the importance of A1 adenosine system regarding the neural control of blood pressure and the development of hypertension. Adenosine is known to modulate neuronal activity within the nucleus tractus solitarii (NTS). The modulatory effect of adenosine A1 receptors on alpha2-adrenoceptors was evaluated by quantitative radioautography within NTS subnuclei and by neuronal culture using normotensive (WKY) and hypertensive (SHR) rats. Radioautography was used to perform saturation experiment in order to obtain alpha2-adrenoceptors binding parameters (Bmax, KD) in the presence of 3 concentrations of CPA, an adenosine A1 receptor agonist. Neuronal culture was performed to confirm radioautoraphic results. [3H]RX821002, an alpha2-adrenoceptor antagonist, was used as a ligand for both approaches. Dorsomedial/dorsolateral subnucleus of WKY showed an increase in Bmax values (21%) induced by 10nM of CPA. However, subpostremal subnucleus showed a decrease in KD, values (24%) induced by 10nM of CPA. SHR showed the same pattern of changes within the same nuclei as compared with WKY; however the modulatory effect of CPA was induced by 1nM (increased Bmax, 17%; decreased KD, 26%). Cell culture confirmed these results, since 10-[5M and 10[-7M of CPA promoted an increase in [[3[H]RX821002 binding of WKY (53%) and SHR cells (48%), respectively. DPCPX, an adenosine A1 receptor antagonist, was used to block the modulatory effect promoted by CPA on alpha2-adrenoceptors binding. In conclusion, our study show, for the first time, a specific cross talk between adenosine A1 receptors increasing the binding of alpha2-adrenoceptors within the NTS, which might be important to understand the complex autonomic response induced by adenosine within the NTS. In addition, changes in the interaction between receptors might be relevant to understand the development of hypertension. Adenosine acts at many sites to modulate neuronal activity. The nucleus tractus solitarii (NTS) is known as a major brain site in cardiovascular control. Previous studies from our group have shown the adenosine A1 receptors increase the binding of alpha2-adrenoceptors within the NTS, suggesting the important role of adenosine in cardiovascular control. The aim of the present study is to evaluate the intracellular signaling responsible for such process using brainstem cell culture of Wistar (WR) rats by means of binding assay. 8 different concentration of CPA (10[-4 to 10[-11), an A1 adenosine agonist, were used to modulate [[3[H]RX821002 binding, an alpha2-adrenoceptor antagonist. DPCPX, an A1 adenosine antagonist, was used to block the modulatory effect of CPA on [3VH]RX821002 binding. 10-5M of CPA promote an increase in [[3H]RX821002 binding. The intracellular cascade involved in such modulatory process were evaluated using different intracellular signaling molecules inhibitors and two queletors [SQ22536, an adenylyl cyclase (AC) inhibitor, U-73122, an phospholipase C (PLC) inhibitor, Xestospongin C, an IP3 receptor inhibitor, Ro318220, an protein kinase calcium dependent (PKC), BAPTA, an intracellular calcium quelator, EGTA, an extracelular calcium quelator]. U-73122, Xestospongin C, Ro3326 and BAPTA were capable to inhibit the effect promoted by adenosine A1 receptor on [3H]RX821002 binding suggesting a modulation PLC, PKC, IP3 and Ca2+ dependent pathway. In conclusion, our study show, for the first time, that adenosine A1 receptor modulates the alpha2-adrenoceptors through a non-canonical phospholipase C dependent pathway. This result might be important to understand the adenosine role within the NTS in cardiovascular control. Tau inclusions are a prominent feature of many neurodegenerative diseases including Alzheimer\'s disease. Their presence suggests a failure in Tau degradation. The components of a Tau protein triage system consisting of CHIP/Hsc70 and other chaperones and co-chaperones have begun to emerge. However, the site of triage and the master regulatory elements have not yet been described. We have discovered an elegant mechanism of Tau degradation involving the co-chaperone BAG-2. BAG-2 binds to CHIP inhibiting its activity as an ubiquitine ligase preventing Tau ubiquitination. Tau bound to the microtubule and recruits BAG-2 where it clears Tau through an ubiquitin-independent proteossoma 20S dependent pathway. BAG-2 acts on Tau at precisely the site where it undergoes phosphorylation-dependent binding to the microtubule, more importantly, where it becomes vulnerable to misfolding and aggregation. Under conditions of proteasomal 26S blockade, Tau undergoes caspase mediated degradation. BAG-2 represents a critical point in clearing Tau that is prone to assembling into filaments. The suppression of BAG-2 leads to increased phosphorilated tau in neurons and its over-expression decreases phosphorilated tau.

A sonotrombólise pela combinação de ultrassom (US) e microbolhas com medicamento trombolítico tem indicado grande eficácia na quebra de coágulos in vitro, devido a efeitos de cavitação. Contudo, estudos in vivo sobre drug delivery demonstram que a cavitação de microbolhas é também capaz de abrir local e transientemente a barreira hematoencefálica (BHE) - estrutura de permeabilidade seletiva que protege o Sistema Nervoso Central. Um estudo clínico sobre sonotrombólise foi interrompido precocemente devido a evolução de casos de Acidente Vascular Cerebral isquêmicos para hemorrágicos associados a danos na BHE e formação de ondas estacionárias. Nesta tese, foram realizados estudos in vitro e in vivo sobre técnicas de US multifrequencial para trombólise. Além disso, verificou-se os limiares para a abertura da BHE e efeitos de neuromodulação ambos causados pelo ultrassom transcraniano. Foi demonstrado que o duplo feixe de US e a variação temporal de frequências (excitação codificada) são capazes de reduzir a formação de ondas estacionárias e gerar regiões focais mais confinadas do que feixes focalizados monofrequenciais. O duplo feixe foi incapaz de gerar ondas de baixa frequência para trombólise (menor ou igual a 1 Pa para feixes primários de 1,58 MPa). Exames histológicos e por imagens de ressonância magnética mostraram que a cavitação de microbolhas pode causar danos ao tecido cerebral para níveis de pressão de mesma ordem necessários para se observar efeito trombolítico. Além disso, foi observado que o US é capaz de disparar atividade neuronal causando respostas motoras e indícios de respostas associadas a modulação de atividades cognitivas. A focalização de feixes por excitação multifrequencial é um grande avanço para sonotrombólise. Contudo, a potencialização do efeito trombolítico do US por cavitação e medicamento é limitada devido a danos a BHE e critérios de exclusão do medicamento. / Sonothrombolysis by combining ultrasound (US) and microbubbles with thrombolytic drugs has been demonstrated capable of breaking blood clots in in vitro studies, due to cavitation effects. However, in vivo drug delivery studies have demonstrated that cavitation of microbubbles is also capable of opening locally and transiently the blood-brain barrier (BBB) - structure with selective permeability that protects the Central Nervous System. A sonothrombolysis clinical study was interrupted prematurely because of the occurrence of intracerebral hemorrhages after treatment associated with damages in the BBB and standing waves formation. In this dissertation, in vitro and in vivo studies evaluated techniques of multifrequency US for thrombolysis. Furthermore, the ultrasound pressure threshold to obtain the BBB opening and neuromodulation effects were explored during transcranial insonation. It has been demonstrated that the double US beam and the time variation of frequencies (coded excitation) are capable of reducing standing wave formation and generating more confined focus zones than monofrequency focused beams. The double US beam was not capable of generating low frequency waves for thrombolysis (less than or equal to 1 Pa obtained from primary beams with 1.58 MPa). Histological exams and magnetic resonance images demonstrated that microbubbles cavitation can damage the brain tissue with acoustic pressures of the same level necessary to observe thrombolytic effects. Furthermore, it was observed motor responses and other responses associated with cognitive activity triggered by US. The capability of multifrequency excitation in focusing US beams is an important advance for sonothrombolysis. However, the enhancement of fibrinolytic effect of US by microbubbles cavitation and with thrombolytic drugs is limited by associated damages to the BBB and by exclusion criteria for the use of the thrombolytic drugs.

A sonotrombólise pela combinação de ultrassom (US) e microbolhas com medicamento trombolítico tem indicado grande eficácia na quebra de coágulos in vitro, devido a efeitos de cavitação. Contudo, estudos in vivo sobre drug delivery demonstram que a cavitação de microbolhas é também capaz de abrir local e transientemente a barreira hematoencefálica (BHE) - estrutura de permeabilidade seletiva que protege o Sistema Nervoso Central. Um estudo clínico sobre sonotrombólise foi interrompido precocemente devido a evolução de casos de Acidente Vascular Cerebral isquêmicos para hemorrágicos associados a danos na BHE e formação de ondas estacionárias. Nesta tese, foram realizados estudos in vitro e in vivo sobre técnicas de US multifrequencial para trombólise. Além disso, verificou-se os limiares para a abertura da BHE e efeitos de neuromodulação ambos causados pelo ultrassom transcraniano. Foi demonstrado que o duplo feixe de US e a variação temporal de frequências (excitação codificada) são capazes de reduzir a formação de ondas estacionárias e gerar regiões focais mais confinadas do que feixes focalizados monofrequenciais. O duplo feixe foi incapaz de gerar ondas de baixa frequência para trombólise (menor ou igual a 1 Pa para feixes primários de 1,58 MPa). Exames histológicos e por imagens de ressonância magnética mostraram que a cavitação de microbolhas pode causar danos ao tecido cerebral para níveis de pressão de mesma ordem necessários para se observar efeito trombolítico. Além disso, foi observado que o US é capaz de disparar atividade neuronal causando respostas motoras e indícios de respostas associadas a modulação de atividades cognitivas. A focalização de feixes por excitação multifrequencial é um grande avanço para sonotrombólise. Contudo, a potencialização do efeito trombolítico do US por cavitação e medicamento é limitada devido a danos a BHE e critérios de exclusão do medicamento. / Sonothrombolysis by combining ultrasound (US) and microbubbles with thrombolytic drugs has been demonstrated capable of breaking blood clots in in vitro studies, due to cavitation effects. However, in vivo drug delivery studies have demonstrated that cavitation of microbubbles is also capable of opening locally and transiently the blood-brain barrier (BBB) - structure with selective permeability that protects the Central Nervous System. A sonothrombolysis clinical study was interrupted prematurely because of the occurrence of intracerebral hemorrhages after treatment associated with damages in the BBB and standing waves formation. In this dissertation, in vitro and in vivo studies evaluated techniques of multifrequency US for thrombolysis. Furthermore, the ultrasound pressure threshold to obtain the BBB opening and neuromodulation effects were explored during transcranial insonation. It has been demonstrated that the double US beam and the time variation of frequencies (coded excitation) are capable of reducing standing wave formation and generating more confined focus zones than monofrequency focused beams. The double US beam was not capable of generating low frequency waves for thrombolysis (less than or equal to 1 Pa obtained from primary beams with 1.58 MPa). Histological exams and magnetic resonance images demonstrated that microbubbles cavitation can damage the brain tissue with acoustic pressures of the same level necessary to observe thrombolytic effects. Furthermore, it was observed motor responses and other responses associated with cognitive activity triggered by US. The capability of multifrequency excitation in focusing US beams is an important advance for sonothrombolysis. However, the enhancement of fibrinolytic effect of US by microbubbles cavitation and with thrombolytic drugs is limited by associated damages to the BBB and by exclusion criteria for the use of the thrombolytic drugs.

Adenosina e óxido nítrico, importantes neuromoduladores endógenos, atuam modulando finamente o controle neural cardiovascular no núcleo de trato solitário (NTS). Embora se tenha conhecimento sobre a relação entre adenosina e NO periférica e centralmente, em particular, no bulbo, os mecanismos pelos quais a adenosina interfere na dinâmica da neurotransmissão nitrérgica, ainda não são totalmente conhecidos. Logo, alterações na interação entre esses sistemas podem ser especialmente relevantes para indivíduos predispostos à hipertensão. Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram estudar a interação entre o sistema adenosinérgico e nitrérgico em culturas de células da porção dorsomedial do bulbo de ratos normotenso Wistar Kyoto (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). Para tal, utilizou-se técnicas para quantificação dos níveis de nitrito, PCR em tempo real e RNA de interferência. Foi observada uma redução e um aumento concentração-dependente nos níveis de nitrito e do mRNA da nNOS induzido pelos agonistas dos receptores A1(A1R) e A2A(A>sub>2AR), CPA e CGS21680, respectivamente. Os efeitos nos níveis de nitrito foram atenuados pela administração dos antagonistas seletivos dos A1R e A2AR, CPT e ZM241385. Knockdown dos A1R e A2AR mostraram que a redução da expressão desses receptores aumentaram e diminuíram os níveis de expressão da nNOS, respectivamente. Pré-tratamento com o inibidor não seletivo da nNOS, L-NAME, aboliu os níveis aumentados de nitrito desencadeados pelo CGS21680 em células de WKY e SHR. Por fim, é mostrado que a via cAMP-PKA está envolvida na sinalização que deflaga tantos os níveis reduzidos de nitrito, via A1R, quantos os níveis aumentados de nitrito, via A2AR, em culturas de WKY e SHR. Em síntese, nossos resultados destacam a influência da adenosina sobre a síntese de NO em culturas de células da porção dorsomedial do bulbo de ratos WKY e SHR. Pelo menos em parte, o perfil modulatório é diferenciado em ratos SHR / Adenosine and nitric oxide, important endogenous neuromodulators, act on the fine tuning regulation of neural cardiovascular control in the nucleus tractus solitarius (NTS). Although the relationship between adenosine and NO peripheral and centrally, is well established, in particular, in the oblongata medulla, the mechanisms by which adenosine interferes in the dynamics of nitrergic neurotransmission, is not completely understood. Thus, changes in the interaction between these systems may be especially relevant for individuals predisposed to hypertension. The aim of this study was to evaluate the interaction between the adenosinergic and nitrergic systems in cell culture from the dorsomedial medulla oblongata of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR). This purpose was performed the quantification of nitrite level, RT-PCR analysis and RNA interference. We observed a concentration-dependent decrease and increase of nitrite and nNOS mRNA levels in cultured cells of WKY and SHR rats induced by agonists of adenosine A1 (A1R) and A2A receptor (A2AR), CPA and CGS21680, respectively. These effects in nitrite level were attenuated by the administration of the A1R and A2AR selective antagonist, CPT and ZM241385. Furthermore, knockdown of A1R and A2AR showed an increase and decrease of nNOS mRNA levels, respectively. The pretreatment with nonselective inhibitor of NOS, L-NAME, abolished nitrite-increased levels triggered by CGS 21680 in WKY and SHR cells. Finally, it is shown that the cAMP-PKA pathway is involved in A1R and A2AR -mediated decrease and increase in nitrite levels in SHR and WKY cells. In summary, our results highlight the influence of adenosine on nitric oxide levels in cultured cells from dorsal medulla oblongata of WKY and SHR rats. In part, the modulatory profile is different in the SHR strain

Esta tese está organizada basicamente em quatro capítulos. O Capítulo I aborda as linhas gerais do presente trabalho, onde o sistema nervoso é caracterizado por um mosaico de redes neurais altamente organizadas, as quais promovem o controle e a manutenção das atividades vitais do corpo humano. Redes neurais geneticamente enfraquecidas podem predispor os indivíduos a desenvolver diversas patologias. Moléculas neuromodulatórias podem atuar fortalecendo estas redes, colaborando com o controle destas doenças. O objetivo geral deste trabalho é estudar a ação de duas moléculas neuromodulatórias endógenas, a adenosina e a co-chaperona BAG-2, sobre redes neurais específicas associadas à hipertensão essencial e à doença de Azheimer, contribuindo, assim, para o melhor entendimento, controle e prevenção destas patologias. O Capítulo II analisa os possíveis efeitos da adenosina sobre o controle neural da pressão arterial associado à patologia da hipertensão essencial, especificamente no núcleo do trato solitário (NTS) de ratos normotensos (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). O primeiro artigo científico do presente trabalho (Capítulo II) demonstra que os receptores A1 de adenosina, além de estarem distribuídos de forma heterogênea dentro do NTS estão aumentados em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos. Esta diferença parece preceder o desenvolvimento da hipertensão nestes animais. O segundo artigo científico (Capítulo II) descreve que os receptores A1 de adenosina são capazes de aumentar tanto o número como a afinidade dos receptores alfa2-adrenérgicos dentro de núcleos específicos do NTS. Esta ação modulatória é diferenciada em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos, sugerindo uma importante alteração associada à hipertensão nestes animais. No terceiro artigo científico (Capítulo II) foi observado que a ação modulatória desencadeada pelos receptores A1 de adenosina sobre os receptores alfa2-adrenérgicos é dependente de fosfolipase C (PLC) e parece, também, ser diferenciada em ratos hipertensos quando comparados a ratos normotensos. Neste contexto, os resultados destes três trabalhos sugerem que a ativação dos receptores A1 de adenosina, em certas condições, poderia estar sensibilizando sistemas hipotensores dentro de subnúcleos específicos do NTS através dos receptores alfa2-adrenérgicos utilizando fosfolipase C como mensageiro intracelular. Este mecanismo poderia estar associado ao desenvolvimento da hipertensão essencial. O Capítulo III analisa os possíveis efeitos da co-chaperona BAG-2 sobre a proteína Tau. Agregados desta proteína são uma das características histopatológicas marcantes encontradas no encéfalo de pacientes com mal de Alzheimer. Foi demonstrado no presente trabalho um elegante mecanismo de degradação da proteína Tau fosforilada, uma isoforma considerada tóxica para o ambiente intracelular, através da co-chaperona BAG-2. Esta molécula tem a capacidade de inibir a atividade da chaperona CHIP, uma ligase de ubiquitina, impossibilitando a ubiquitinação e conseqüente degradação da proteína Tau pela via proteossomo ubiquitina-dependente. Foi observado que a proteína BAG-2 se associa fisicamente à proteína Tau, alterando a via de degradação ubiquitina-dependente para uma via não muito usual, ubiquitina-independente. A supressão da proteína BAG-2 leva a um aumento nos níveis de Tau em neurônios e sua superexpressão, uma diminuição. Foi observado, também, que a supressão da proteína BAG-2 pode levar a formação de agregados filamentosos, sugerindo que o efeito modulatório da proteína BAG-2 poderia estar relacionado com a remoção dos agregados intracelulares encontrados em pacientes com a doença de Alzheimer. Concluindo, BAG-2 poderia ser um importante alvo farmacológico para o tratamento desta patologia. Por fim, o capítulo IV encerra o presente trabalho com considerações finais importantes para o estudo, prevenção e controle de patologias multifatoriais como a hipertensão essencial e a doença de Alzheimer. Este estudo sugere que a adenosina e a co-chaperona BAG-2 poderiam ser alvos farmacológicos interessantes, que em conjunto com outras subtâncias, poderiam colaborar com o fortalecimento de redes neurais geneticamente enfraquecidas as quais predispõem os indivíduos a desenvolver tais patologias / Adenosine has been shown to modulate cardiovascular control at the levels of the nucleus tractus solitarii (NTS). This study shows the distribution and density of adenosine A1 receptor within the nucleus tractus solitarii (NTS) of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats from birth to adulthood (1,15,30 and 90 day-old). [3H]DPCPX was used as a ligant for in vitro autoradiography. The NTS shows heterogeneous distribution of adenosine A1 receptor in dorsomedial/dorsolateral, subpostremal and medial/intermediate subnuclei. Adenosine A1 receptor decrease in dorsomedial/dorsolateral according to rostral-caudal levels of 15, 30 and 90 day-old WKY and SHR rats. On the other hand, those receptors increase in subpostremal according to rostral-caudal levels of 30 and 90 days old WKY, and of 15, 30 and 90 day-old SHR. Furthermore, adenosine A1 receptors are increased in SHR as compared with WKY in dorsomedial/dorsolateral of 30 and 90 day-old rats and in subpostremal of 15, 30 and 90 day-old rats. Surprisingly, even in 15 days old SHR rats when hypertension is not yet apparent, [3H]DPCPX values were increased. Finally, adenosine A1 receptors increase from 1 to 30 day-old rats. Medial/intermediate did not show any changes in adenosine A1 receptors according rostral-caudal levels, age or strain. In summary, our result highlights the importance of A1 adenosine system regarding the neural control of blood pressure and the development of hypertension. Adenosine is known to modulate neuronal activity within the nucleus tractus solitarii (NTS). The modulatory effect of adenosine A1 receptors on alpha2-adrenoceptors was evaluated by quantitative radioautography within NTS subnuclei and by neuronal culture using normotensive (WKY) and hypertensive (SHR) rats. Radioautography was used to perform saturation experiment in order to obtain alpha2-adrenoceptors binding parameters (Bmax, KD) in the presence of 3 concentrations of CPA, an adenosine A1 receptor agonist. Neuronal culture was performed to confirm radioautoraphic results. [3H]RX821002, an alpha2-adrenoceptor antagonist, was used as a ligand for both approaches. Dorsomedial/dorsolateral subnucleus of WKY showed an increase in Bmax values (21%) induced by 10nM of CPA. However, subpostremal subnucleus showed a decrease in KD, values (24%) induced by 10nM of CPA. SHR showed the same pattern of changes within the same nuclei as compared with WKY; however the modulatory effect of CPA was induced by 1nM (increased Bmax, 17%; decreased KD, 26%). Cell culture confirmed these results, since 10-[5M and 10[-7M of CPA promoted an increase in [[3[H]RX821002 binding of WKY (53%) and SHR cells (48%), respectively. DPCPX, an adenosine A1 receptor antagonist, was used to block the modulatory effect promoted by CPA on alpha2-adrenoceptors binding. In conclusion, our study show, for the first time, a specific cross talk between adenosine A1 receptors increasing the binding of alpha2-adrenoceptors within the NTS, which might be important to understand the complex autonomic response induced by adenosine within the NTS. In addition, changes in the interaction between receptors might be relevant to understand the development of hypertension. Adenosine acts at many sites to modulate neuronal activity. The nucleus tractus solitarii (NTS) is known as a major brain site in cardiovascular control. Previous studies from our group have shown the adenosine A1 receptors increase the binding of alpha2-adrenoceptors within the NTS, suggesting the important role of adenosine in cardiovascular control. The aim of the present study is to evaluate the intracellular signaling responsible for such process using brainstem cell culture of Wistar (WR) rats by means of binding assay. 8 different concentration of CPA (10[-4 to 10[-11), an A1 adenosine agonist, were used to modulate [[3[H]RX821002 binding, an alpha2-adrenoceptor antagonist. DPCPX, an A1 adenosine antagonist, was used to block the modulatory effect of CPA on [3VH]RX821002 binding. 10-5M of CPA promote an increase in [[3H]RX821002 binding. The intracellular cascade involved in such modulatory process were evaluated using different intracellular signaling molecules inhibitors and two queletors [SQ22536, an adenylyl cyclase (AC) inhibitor, U-73122, an phospholipase C (PLC) inhibitor, Xestospongin C, an IP3 receptor inhibitor, Ro318220, an protein kinase calcium dependent (PKC), BAPTA, an intracellular calcium quelator, EGTA, an extracelular calcium quelator]. U-73122, Xestospongin C, Ro3326 and BAPTA were capable to inhibit the effect promoted by adenosine A1 receptor on [3H]RX821002 binding suggesting a modulation PLC, PKC, IP3 and Ca2+ dependent pathway. In conclusion, our study show, for the first time, that adenosine A1 receptor modulates the alpha2-adrenoceptors through a non-canonical phospholipase C dependent pathway. This result might be important to understand the adenosine role within the NTS in cardiovascular control. Tau inclusions are a prominent feature of many neurodegenerative diseases including Alzheimer\'s disease. Their presence suggests a failure in Tau degradation. The components of a Tau protein triage system consisting of CHIP/Hsc70 and other chaperones and co-chaperones have begun to emerge. However, the site of triage and the master regulatory elements have not yet been described. We have discovered an elegant mechanism of Tau degradation involving the co-chaperone BAG-2. BAG-2 binds to CHIP inhibiting its activity as an ubiquitine ligase preventing Tau ubiquitination. Tau bound to the microtubule and recruits BAG-2 where it clears Tau through an ubiquitin-independent proteossoma 20S dependent pathway. BAG-2 acts on Tau at precisely the site where it undergoes phosphorylation-dependent binding to the microtubule, more importantly, where it becomes vulnerable to misfolding and aggregation. Under conditions of proteasomal 26S blockade, Tau undergoes caspase mediated degradation. BAG-2 represents a critical point in clearing Tau that is prone to assembling into filaments. The suppression of BAG-2 leads to increased phosphorilated tau in neurons and its over-expression decreases phosphorilated tau.

Introdução: Após décadas de experimentação em estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC), poucos protocolos alcançaram robusta aceitação científica. Protocolos de ETCC foram sugeridos para influenciar alterações no controle postural de indivíduos saudáveis e pacientes após acidente vascular cerebral. No entanto, a escassa literatura nesta área revela a indispensável investigação do efeito doseresposta das estimulações cerebrais a fim de elaborar protocolos mais eficazes. O presente trabalho teve por objetivo verificar o efeito dependente de polaridade e intensidade após o uso da estimulação transcraniana por corrente contínua de alta definição (HD-ETCC) na junção têmporo-parietal (JTP) do hemisfério cerebral direito na assimetria da postura espontânea. Métodos: Este é um ensaio clínico fatorial cruzado, randomizado, controlado por placebo e duplo cego. Foram incluídos 21 indivíduos saudáveis, com idade média de 24,2±4,1 anos, 61,9% mulheres. A intervenção consistiu na aplicação do HD-ETCC com um eletrodo central e 3 eletrodos periféricos posicionados sobre JTP no hemisfério cerebral direito. A descarga de peso corporal (DPC) na posição ortostática foi realizada utilizando uma plataforma de força sobre cada pé do participante, e avaliada durante 2 minutos na medida basal e 5 minutos após cada estimulação. A fim de melhorar a tolerância dos participantes à HD-ETCC, foi realizado um protocolo de acomodação composto por 3 repetições de estimulação com duração e intervalo de 5 segundos cada, nas intensidades fixas de 1, 2 e 3mA. Após um repouso de 5 minutos, foi aplicado o protocolo de estimulação constituído por 3 tipos de polaridade (anodo central; catodo central; placebo) realizadas randomicamente em 3 dias diferentes com intervalo mínimo de 24 horas. Cada sessão de estimulação incluiu 3 repetições de HD-ETCC com duração de 2 minutos em 3 diferentes intensidades (1, 2 e 3mA) com intervalo de 5 minutos. A ordem das intensidades de HD-ETCC foi randomizada. Escala visual analógica foi utilizada para avaliar o grau de desconforto de cada estimulação e efeitos adversos após cada sessão foram registrados. A aquisição de dados foi realizada no Laboratório de Biomecânica e Controle Motor na Escola de Educação Física e Esportes da Universidade de São Paulo-USP. Resultados: A aplicação do HD-ETCC sobre a JTP resultou em efeitos polaridade dependente, provocando assimetria corporal com descarga de peso para o lado direito quando usado condição catodo central em relação à condição placebo nas intensidades de 2mA (Kruskal Wallis: p=0,037; Tukey Post-hoc: p=0,029) e 3mA (Kruskal Wallis: 0,009; Tukey Post-hoc: p=0,049). A DPC mediana na condição cátodo central foi, respectivamente, medida basal de 1,78%[-1,76;4,67]; após 1mA: 2,12%[-0,63;7,08]; após 2mA: 2,33%[- 1,57;6,25]; após 3mA: 2,40%[-0,53;7,16]. Não foi observado efeito dependente de intensidade. Todos os participantes apresentaram boa tolerância dos protocolos de acomodação e estimulação. Conclusão: O protocolo aplicado revelou ser seguro e apresentar boa tolerância dos participantes. Esta é a primeira evidência de que HDETCC aplicada sobre a JTP pode influenciar no controle postural de forma polarizada, o pequeno efeito observado sugere a utilização de protocolos com maior tempo de estimulação. Os resultados deste trabalho favorecem a elaboração da hipótese de aplicação da HD-ETCC no tratamento de desequilíbrio postural / Introduction: After decades of experimentation in transcranial direct current stimulation (tDCS), few protocols achieved robust scientific acceptance. Stimulation protocols were suggested to influence postural control in healthy subjects and patients after stroke. However, the scarce literature in this area reveals imperative investigation of physiological and clinical effects of transcranial stimulations to elaborate more efficient protocols. The aim of the present study was to verify the polarity and intensity dependent effects of high-definition tDCS (HD-tDCS) over the right temporo-parietal junction (JTP) in the weight-bearing asymmetry (WBA). Methods: This is a randomized, double-blind, factorial, crossover controlled clinical trial. We included 21 healthy subjects, mean age of 24,2±4,1 years, and 61.9% women. The intervention consisted of the application of HD-tDCS over the right temporo-parietal junction (TPJ). The WBA in the upright static position was measured using one force plate under each participant\'s foot, assessed during 2 minutes at baseline and 5 minutes after each stimulation. In order to increase participants\' tolerance of the HD-tDCS, we applied an accommodation protocol consisted of 3 stimulation repetitions with 5 seconds of duration and interval, under fixed stimulation intensities of 1, 2 and 3mA. After 5 minutes of rest, the stimulation protocol consisted of 3 types of polarity (anode center; cathode center; sham) applied randomly in different days with a minimal interval of 24 hours. Each stimulation session comprised of 3 repetitions of 2 minutes HD-tDCS in different intensities (1, 2 and 3 mA). Visual analog scale was used to assess discomfort degree after each stimulation and adverse events after each session were registered. The evaluations were carried out in the Biomechanics and Motor Control Laboratory at the Ribeirão Preto School of Physical Education and Sport-USP. Results: The application of HD-tDCS over TPJ resulted in polarity-dependent effects, causing load bearing to the right leg when using central cathode condition in relation to sham at 2mA (Kruskal Wallis: p=0,037; Tukey Post-hoc: p=0,029) and 3mA Kruskal Wallis: 0,009; Tukey Post-hoc: p=0,049). The median WBA of cathode center condition was, respectively, 1,78% [-1,76;4,67] at baseline, 2,12% [-0,63;7,08] after 1mA; 2,33% [- 1,57;6,25] after 2mA; and 2,40% [-0,53;7,16] after 3mA. No intensity dependent effects were observed. Conclusion: The present protocol was feasible and presented good tolerance of participants. This is the first evidence that HD-TDCS over TPJ can influence postural balance. The small effect observed suggests the usage of longer protocols of HD-tDCS. The results of this study enable to hypothesize the application of HD-tDCS over TPJ to treat postural imbalance.

A transmissão sináptica é essencial para o funcionamento do sistema nervoso. A neuromodulação permite regular esse processo de forma precisa. Um desses mecanismos modulatórios é a regulação da liberação de neurotransmissores. A adenosina é um importante modulador da transmissão sináptica. Além disso, a ativação do subtipo A2a dos receptores para adenosina está envolvida com a facilitação da liberação de neurotransmissores no sistema nervoso central. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos modulatórios da ativação do receptor A2a de adenosina sobre a liberação de neurotransmissores e sua via de sinalização intracelular em modelo in vitro. Além disso, a tese contempla a construção histórica dos conceitos abordados no trabalho permitindo uma visão clara de sua evolução. Esse projeto foi o pioneiro no Brasil a utilizar o sensor biossintético fluorescente de liberação de vesículas sinápticas (supereclipse sinapto-pHluorina), o qual foi gentilmente cedido pelo professor Gero Miensenboeck do Sloan-Kettering Institute for Cancer Research. Nossos resultados demonstraram que o tratamento com o agonista do receptor A A2a de adenosina aumentou a fluorescência do supereclipse sinapto-pHluorina, assim como os níveis de glutamato e noradrenalina. Além disso, foi demonstrado que o inibidor da proteína cinase dependente de AMPc aboliu o aumento nos níveis do glutamato e noradrenalina, tal como a fosforilação da proteína sináptica sinapsina I evocado pelo agonista do receptor A2a de adenosina. Desta forma, nossos dados sugerem que a ativação do receptor A2a de adenosina em cultura de células do bulbo de ratos Wistar modula a liberação de neurotransmissores e a fosforilação da sinapsina I, assim como a proteína cinase dependente do AMPc pode ser o modus operandi desse fenômeno modulatório / Synaptic transmission is a sine qua non process for nervous system physiology. Such precise process is accomplished in part due to modulation of neurotransmitter release. Adenosine is a putative synaptic transmission modulator. Moreover, adenosine A2a receptor facilitates neurotransmitter release in the Central Nervous System. The present study focuses on the modulation of neurotransmission by adenosine A2a receptor and its intracellular signaling pathway in in vitro model. Here, we provided evidence that adenosine A2a receptor agonist increases an optical biosynthetic sensor of synaptic vesicle release (supereclipct synapto-pHluorin), as well as glutamate and noradrenaline. Furthermore, it was demonstrated that cAMP-dependent protein kinase inhibitor abolished glutamate and norepinephrin increase, as well as synapsin I phosphorylation evoked by adenosine A2a receptor agonist. Therefore, our data suggest that adenosine A2a receptor activation modulates neurotransmitter release and synapsin I phosphorylation in cultured cells from medulla oblongata of Wistar rats, as well as cAMP-dependent protein kinase might be the modus operandi of this modulatory phenomenon