Resumo não disponível

Emaranhados neurofibrilares intraneuronais, juntamente com as placas beta-amilóide e astrogliose são importantes marcadores neuropatológicos da doença de Alzheimer (DA). Apesar dos mecanismos envolvidos na DA do tipo esporádica ainda não estarem bem esclarecidos, a hiperfosforilação da proteína tau é sugerida como grande fator para o desenvolvimento dos emaranhados neurofibrilares, que podem gerar disfunção neuronal e morte. A toxina ácido ocadáico (AO) é considerada um efetivo inibidor das fosfatases 1 e 2A, as quais podem gerar a hiperfosforilação da tau. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo, avaliar alterações neurogliais em hipocampo e líquido cerebroespinhal (LCE) de ratos expostos ao AO intracerebroventricular após 3 e 12 semanas da infusão. E ainda, verificar alterações neurogliais de fatias hipocampais expostas de forma aguda ao AO (in vitro). Como resultados encontramos no modelo in vivo, declínio cognitivo, hiperfosforilação da tau (Ser 396) e alteração astroglial hipocampal principalmente devido a redução da captação de glicose e aumento da expressão da GFAP e ainda, redução da S100B no LCE, a qual pode atuar na sinalização neurônio-astrócito, em condições fisiológicas ou patológicas, como na DA. Ao observar as alterações neurogliais 12 semanas após a infusão, verificamos que o modelo é parcialmente reversível, uma vez que a fosforilação da proteína tau não mostrou alteração, mas foi observado declínio cognitivo em um dos comportamentos realizados e hipometabolismo da glicose. E ainda, in vitro, o AO foi capaz de hiperfosforilar a proteína tau (Ser 396), mas não alterou parâmetros astrogliais. Portanto, o modelo animal se mostra adequado para avaliação de alterações neuroquímicas. Mas nossos resultados também apontam para uma reversibilidade parcial do modelo a longo prazo, indicando a necessidade de cautela na avaliação de estratégias terapêuticas com este modelo. E ainda, nossos dados reforçam a importância de investigar alterações do metabolismo cerebral da glicose em indivíduos com déficit cognitivo. / Intraneuronal aggregates of neurofibrillary tangles (NFTs), together with beta-amyloid plaques and astrogliosis, are important markers of Alzheimer’s disease (AD). The underlying mechanism of sporadic AD remains poorly understood, but abnormal hyperphosphorylation of tau protein is suggested to have a role in NFTs genesis, which leads to neuronal dysfunction and death. The okadaic acid (OKA) toxin is a protein phosphatase 1 e 2A inhibitor and can lead to tau protein hyperphosphorylation. We have investigated the effects of intracerebroventricular (ICV) OKA on neuroglial alterations 3 and 12 weeks after OKA infusion. We have also researched the effects on neuroglial parameters on hippocampal slices treated with OKA in vivo. Our results have shown cognitive impairment, hippocampal astrogliosis, based on GFAP increment, decreased glucose uptake and increase on tau phosphorylation (at Ser396) in hipocamppus and decrease in S100B protein on cerebrospinal fluid 3 weeks after ICV OKA-infusion. Moreover, 12 weeks after ICV OKA infusion we also observed a cognitive impairment and decreased on glucose uptake. In vitro, exposure of hippocampal slices to OKA altered tau phosphorylation at Ser396 without any associated change in astroglial function. In conclusion, the OKA-animal model proved to be a suitable model for neurochemical parameters assessment. Our results also indicate a partial reversibility of long-term animal model, suggesting that therapeutics strategies evaluations must be caution on this model; and reinforce how important is to investigate on brain glucose metabolism alterations on cognitive impairment.

O exercício físico regular e/ou maiores níveis de atividade física tem contribuído para a redução do risco de doenças degenerativas e para melhorar a qualidade de vida. Estes benefícios são mais evidentes quando o corpo humano vai se tornando mais vulnerável, seja pelo processo natural de envelhecimento ou pelo acometimento de doenças. Entretanto, a quantidade adequada de exercícios físicos para a saúde e qualidade de vida ainda é muito discutida. Desta forma, o objetivo desta tese foi verificar o efeito da frequência semanal (1, 3 e 7 dias por semana) da corrida em esteira (20 minutos por sessão, intensidade moderada) em ratos durante a fase adulta e no envelhecimento. No primeiro trabalho foi observado um comportamento ansiogênico associado ao envelhecimento. Entretanto, a frequência de 1 dia por semana foi capaz de reverter esse efeito da idade. Todas as frequências de corrida em esteira causaram um aumento na ansiedade nos ratos adultos. Não encontramos nenhuma relação da ansiedade com o imunoconteúdo hipocampal dos receptores de adenosina A1 e A2A. Entretanto, o treinamento em esteira foi capaz de reverter o aumento no imunoconteúdo do A2A mediada pelo envelhecimento, sendo o efeito da corrida realizada 7 dias/semana mais pronunciado. Este efeito sobre o receptor A2A pode estar associado aos aspectos neuroprotetores do exercício físico. No segundo trabalho, observamos que o exercício físico não afetou a memória de curta e longa duração nas tarefas de reconhecimento de objetos e esquiva inibitória nos ratos adultos. Porém, as memórias de curta e longa duração foram prejudicadas pela idade na tarefa de reconhecimento de objetos, mas a corrida em esteira realizada 1 dia/semana reverteu esse efeito. A idade causou uma redução no desempenho da memória de curta duração na tarefa de esquiva inibitória. A corrida realizada 1 dia/semana prejudicou as memórias de curta e longa duração nesta tarefa nos ratos de meia idade. A idade causou um aumento no imunoconteúdo hipocampal de BDNF com uma concomitante redução de seu receptor, TrkB, o que está relacionado com o prejuízo cognitivo associado à idade. Foi encontrado um aumento no precursor do BDNF, pró-BDNF, com o treinamento realizado 7 dias por semana nos animais de meia idade, mas um ligeiro aumento no TrkB no grupo treinado 1 dia/semana poderia explicar a reversão do prejuízo da memória de reconhecimento associada à idade. Nos ratos adultos foi encontrado um aumento do pró-BDNF e do BDNF no grupo treinado 1 dia/semana e uma redução do TrkB em todos os grupos submetidos à corrida em esteira. Apesar destas alterações decorrentes do exercício físico nos ratos adultos não influenciarem no desempenho das tarefas de aprendizagem e memória, a redução do TrkB poderia ter contribuído para que os animais submetidos ao treinamento físico não apresentassem desempenhos cognitivos superiores ao grupo sedentário. Assim sendo, a frequência da corrida em esteira e a idade afetaram as respostas nas tarefas de memória e na adaptação neurotrófica no hipocampo. O trabalho 3 verificou o efeito de praticar exercício físico apenas um dia/semana até à exaustão versus 3 dias/semana em intensidade moderada em ratos adultos. A corrida em esteira causou um comportamento ansiogênico, independente do protocolo de exercício. A corrida realizada 1 dia/semana até a exaustão causou uma redução no comportamento exploratório e locomotor e um prejuízo na memória de reconhecimento. Desta forma, a prática de exercícios físicos apenas um dia/semana até à exaustão altera o comportamento e prejudica a memória. Em conclusão, esta tese mostra a importância do controle da frequência semanal do exercício físico para um melhor entendimento das respostas comportamentais e neuroquímicas mediadas pelo exercício físico crônico em diferentes idades. / Physical exercise is considered an important alternative in reducing the risk of many diseases and improves the quality of life. These benefits are most evident when the body becomes more vulnerable, either through the natural process of aging or in the onset of neurodegenerative disease. However, the amount of exercise for these benefits is unkwon. Thus, the objective of this study was to investigate the effect of treadmill running frequency (1, 3 and 7 days per week), 20 minutes per session at moderate intensity, in adult and middle-aged adults. In the first study, we observed an age-related anxiety. However, the frequency of 1 day/week reversed the age effect. All treadmill running frequencies caused an increase in anxiety-related behavior in adult rats. However, no correlation between anxiety-related behavior and hippocampal adenosine A1 and A2A receptors densities was found. However, treadmill training reversed the age-related increase in the A2A receptor with the more pronounced effect in the treadmill running 7 days/week rats. This effect on the A2A receptor may be associated with neuroprotective aspects of physical exercise. In the second study, treadmill running was not affected the short and long-term memories in the object recognition and inhibitory avoidance tasks in adult rats. The short and long-term memories were affected by aging in the object recognition task, but treadmill running 1 day/week reversed this effect. Age caused a reduction in the performance of short-term memory in inhibitory avoidance task. In middle-aged rats, treadmill running 1 day/week worsened the short and long-term memories in this task. Age caused an increase in the hippocampal BDNF density with a concomitant reduction of its receptor, TrkB, which is correlated with age-related cognitive impairment. In middle-aged rats, an increase in the precursor of BDNF, pro-BDNF, was found in the treadmill running 7 days/week, but a slight increase in TrkB in the treadmill running 1 day/week could explain the reversal of age-related memory recognition impairment. In adult rat, we found an increase in pro- BDNF and BDNF in the treadmill running 1 day/week and a reduction of TrkB in all groups submitted to treadmill running. Despite these changes promoted by physical exercise in the adult rats does not influence the performance in the learning and memory tasks, reduced TrkB could have contributed to the animals submitted to exercise training did not show higher cognitive performance than the sedentary group. Thus, the treadmill running frequency and age affect responses in the memory tasks and in hippocampal neurotrophic adaptations. The third study investigated the effect of physical exercise just 1 day/week to exhaustion versus 3 days/week at moderate intensity in adult rats. The treadmill running caused anxiety-related behavior, independent of exercise protocol. The running 1 day/week to exhaustion caused a reduction in exploratory and locomotor behavior and impairment in recognition memory. Thus, the practice of exercises 1 day/week until exhaust, as seen in so-called "weekend athletes", changes the behavior and impairs memory. In conclusion, this thesis shows the importance to control exercise frequency for a better understanding of its responses in the CNS and behavior according to the age.

A hiperprolinemia é uma doença metabólica que pode ser causada por dois distintos erros inatos do metabolismo da prolina. A hiperprolinemia tipo I ocorre por uma deficiência na enzima prolina oxidase, enquanto que a hiperprolinemia tipo II é causada pela ausência da atividade da enzima Δ1-pirrolino-5-carboxilato desidrogenase. Os pacientes afetados por essa doença geralmente apresentam manifestações neurológicas, tais como convulsões, déficit cognitivo e retardo mental. Além disso, tem sido descrita uma associação entre a hiperprolinemia moderada e doenças psiquiátricas. Entretanto, os mecanismos neuroquímicos relacionados a esses sintomas neurológicos ainda são pouco compreendidos. Portanto, no presente estudo, investigamos o efeito da exposição aguda e crônica à prolina sobre parâmetros comportamentais em peixe-zebra, tais como: atividade locomotora, ansiedade e interação social. Além disso, avaliamos o efeito in vivo e in vitro da prolina sobre a atividade da acetilcolinesterase (AChE), bem como sobre a atividade e expressão gênica das ectonucleotidases em cérebro de peixe-zebra. Para os estudos in vivo, os animais foram expostos a duas concentrações de prolina (1,5 e 3,0 mM) durante 1 hora ou 7 dias (tratamento agudo e crônico, respectivamente). Para os ensaios in vitro, diferentes concentrações de prolina foram testadas (variando de 3,0 a 1000 μM). A exposição aguda à prolina não promoveu alterações significativas nos parâmetros bioquímicos e comportamentais analisados. Entretanto, a exposição crônica à prolina na concentração de 1,5 mM provocou um aumento na atividade locomotora do peixe-zebra, caracterizada pelo aumento no número de linhas cruzadas (47%), na distância total percorrida (29%) e na velocidade média (33%). Um aumento significativo no tempo gasto na parte superior do aquário (91%) também foi observado após esse mesmo tratamento, o que pode ser interpretado como um comportamento ansiolítico. A prolina na concentração de 1,5 mM também induziu o déficit de interação social (78%), quando comparado ao grupo controle. Além disso, exposição crônica aumentou significativamente a atividade da AChE em ambos os grupos tratados (34% e 39%). Esse mesmo tratamento também aumentou a hidrólise de ATP em ambas as concentrações testadas (14% e 22%, respectivamente), enquanto que a hidrólise de ADP e AMP aumentou apenas na concentração de 3,0 mM (21% e 17%, respectivamente). A expressão gênica da E-NTPDase3 aumentou em ambos os grupos tratados após a exposição crônica à prolina, enquanto que a E-NTPDase1 teve seus níveis de transcritos aumentados apenas na concentração de 3,0 mM. A prolina, quando avaliada in vitro, não promoveu alterações significativas nas atividades das ectonucleotidase e da AChE. Por fim, demonstramos, ainda, que as alterações comportamentais e o aumento da atividade da AChE induzidos pela prolina foram completamente revertidos pela administração aguda de um antipsicótico atípico (sulpirida), mas não por um típico (haloperidol). Em conjunto, estes dados demonstram que a exposição crônica à prolina induz alterações comportamentais, bem como aumenta a atividade da AChE e catabolismo de nucleotídeos em cérebro de peixe-zebra. Esses achados podem contribuir, pelo menos em parte, para uma melhor compreensão dos mecanismos relacionados às manifestações neurológicas verificadas em pacientes hiperprolinêmicos, como os transtornos psicóticos e cognitivos. Além disso, este estudo pode facilitar o uso do peixe-zebra como modelo experimental para o estudo de erros inatos do metabolismo que afetam o sistema nervoso central. / Hyperprolinemia is a metabolic disease that may be caused by two distinct inborn errors of proline metabolism. Hyperprolinemia type I occurs by a deficiency in proline oxidase, while the hyperprolinemia type II is caused by an absence of Δ1-pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase. Patients affected by this disease usually present neurological manifestations, such as seizures, cognitive impairment, and mental retardation. Moreover, an association between psychiatry disorders and moderate hyperprolinemia has been reported. However, the mechanisms related to these neurological symptoms still remain poorly understood. Therefore, in the present study, we investigated the effect of short- and long-term proline exposure on behavioral parameters in zebrafish, such as locomotor activity, anxiety, and social interaction. In addition, we evaluated the in vivo and in vitro effects of proline on acetylcholinesterase (AChE) activity, as well as on ectonucleotidase activities and gene expression in zebrafish brain. For the in vivo studies, animals were exposed at two proline concentrations (1.5 and 3.0 mM) during 1 hour or 7 days (short- or long-term treatments, respectively). For the in vitro assays, different proline concentrations (ranging from 3.0 μM to 1000 μM) were tested. Short-term proline exposure did not promote significant changes on the behavioral and biochemical parameters analyzed. Long-term exposure at 1.5 mM proline caused an increase in locomotor activity in zebrafish, characterized by an increase in the number of line crossings (47%), in the total distance traveled (29%), and in the mean speed (33%). A significant increase in the time spent in the upper portion of the test tank was also observed after the same treatment (91%), which may be interpreted as an indicator of anxiolytic behavior. Proline at 1.5 mM also induced social interaction impairment (78%), when compared to the untreated group. Moreover, long-term proline exposure significantly increased AChE activity for both treated groups (34% and 39%). This treatment also increased ATP catabolism in both concentrations tested (14% and 22%, respectively), whereas ADP and AMP hydrolysis were increased only at 3.0 mM proline (21% and 17%, respectively). The gene expression of E-NTPDase3 increased in both treated groups after long-term proline, whereas E-NTPDase1 transcript levels increased only at concentration of 3.0 mM. Proline, when assessed in vitro, did not promote significant changes on AChE and ectonucleotidase activities. At last, we demonstrated the proline-induced behavioral changes and increase in AChE activity were completely reversed by acute administration of an atypical antipsychotic drug (sulpiride), but not by a typical (haloperidol). Altogether, these data demonstrate that long-term proline exposure induces behavioral changes as well as increases AChE activity and nucleotide catabolism in zebrafish brain. These findings may contribute, at least in part, to better understand the mechanisms related to the neurological manifestations observed in hyperprolinemic patients, such as the psychotic and cognitive dysfunctions. Moreover, this study might facilitate the use of the zebrafish as experimental model for studying inborn errors of amino acid metabolism that affect the central nervous system.

Resumo não disponível

A hiperprolinemia é uma doença metabólica que pode ser causada por dois distintos erros inatos do metabolismo da prolina. A hiperprolinemia tipo I ocorre por uma deficiência na enzima prolina oxidase, enquanto que a hiperprolinemia tipo II é causada pela ausência da atividade da enzima Δ1-pirrolino-5-carboxilato desidrogenase. Os pacientes afetados por essa doença geralmente apresentam manifestações neurológicas, tais como convulsões, déficit cognitivo e retardo mental. Além disso, tem sido descrita uma associação entre a hiperprolinemia moderada e doenças psiquiátricas. Entretanto, os mecanismos neuroquímicos relacionados a esses sintomas neurológicos ainda são pouco compreendidos. Portanto, no presente estudo, investigamos o efeito da exposição aguda e crônica à prolina sobre parâmetros comportamentais em peixe-zebra, tais como: atividade locomotora, ansiedade e interação social. Além disso, avaliamos o efeito in vivo e in vitro da prolina sobre a atividade da acetilcolinesterase (AChE), bem como sobre a atividade e expressão gênica das ectonucleotidases em cérebro de peixe-zebra. Para os estudos in vivo, os animais foram expostos a duas concentrações de prolina (1,5 e 3,0 mM) durante 1 hora ou 7 dias (tratamento agudo e crônico, respectivamente). Para os ensaios in vitro, diferentes concentrações de prolina foram testadas (variando de 3,0 a 1000 μM). A exposição aguda à prolina não promoveu alterações significativas nos parâmetros bioquímicos e comportamentais analisados. Entretanto, a exposição crônica à prolina na concentração de 1,5 mM provocou um aumento na atividade locomotora do peixe-zebra, caracterizada pelo aumento no número de linhas cruzadas (47%), na distância total percorrida (29%) e na velocidade média (33%). Um aumento significativo no tempo gasto na parte superior do aquário (91%) também foi observado após esse mesmo tratamento, o que pode ser interpretado como um comportamento ansiolítico. A prolina na concentração de 1,5 mM também induziu o déficit de interação social (78%), quando comparado ao grupo controle. Além disso, exposição crônica aumentou significativamente a atividade da AChE em ambos os grupos tratados (34% e 39%). Esse mesmo tratamento também aumentou a hidrólise de ATP em ambas as concentrações testadas (14% e 22%, respectivamente), enquanto que a hidrólise de ADP e AMP aumentou apenas na concentração de 3,0 mM (21% e 17%, respectivamente). A expressão gênica da E-NTPDase3 aumentou em ambos os grupos tratados após a exposição crônica à prolina, enquanto que a E-NTPDase1 teve seus níveis de transcritos aumentados apenas na concentração de 3,0 mM. A prolina, quando avaliada in vitro, não promoveu alterações significativas nas atividades das ectonucleotidase e da AChE. Por fim, demonstramos, ainda, que as alterações comportamentais e o aumento da atividade da AChE induzidos pela prolina foram completamente revertidos pela administração aguda de um antipsicótico atípico (sulpirida), mas não por um típico (haloperidol). Em conjunto, estes dados demonstram que a exposição crônica à prolina induz alterações comportamentais, bem como aumenta a atividade da AChE e catabolismo de nucleotídeos em cérebro de peixe-zebra. Esses achados podem contribuir, pelo menos em parte, para uma melhor compreensão dos mecanismos relacionados às manifestações neurológicas verificadas em pacientes hiperprolinêmicos, como os transtornos psicóticos e cognitivos. Além disso, este estudo pode facilitar o uso do peixe-zebra como modelo experimental para o estudo de erros inatos do metabolismo que afetam o sistema nervoso central. / Hyperprolinemia is a metabolic disease that may be caused by two distinct inborn errors of proline metabolism. Hyperprolinemia type I occurs by a deficiency in proline oxidase, while the hyperprolinemia type II is caused by an absence of Δ1-pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase. Patients affected by this disease usually present neurological manifestations, such as seizures, cognitive impairment, and mental retardation. Moreover, an association between psychiatry disorders and moderate hyperprolinemia has been reported. However, the mechanisms related to these neurological symptoms still remain poorly understood. Therefore, in the present study, we investigated the effect of short- and long-term proline exposure on behavioral parameters in zebrafish, such as locomotor activity, anxiety, and social interaction. In addition, we evaluated the in vivo and in vitro effects of proline on acetylcholinesterase (AChE) activity, as well as on ectonucleotidase activities and gene expression in zebrafish brain. For the in vivo studies, animals were exposed at two proline concentrations (1.5 and 3.0 mM) during 1 hour or 7 days (short- or long-term treatments, respectively). For the in vitro assays, different proline concentrations (ranging from 3.0 μM to 1000 μM) were tested. Short-term proline exposure did not promote significant changes on the behavioral and biochemical parameters analyzed. Long-term exposure at 1.5 mM proline caused an increase in locomotor activity in zebrafish, characterized by an increase in the number of line crossings (47%), in the total distance traveled (29%), and in the mean speed (33%). A significant increase in the time spent in the upper portion of the test tank was also observed after the same treatment (91%), which may be interpreted as an indicator of anxiolytic behavior. Proline at 1.5 mM also induced social interaction impairment (78%), when compared to the untreated group. Moreover, long-term proline exposure significantly increased AChE activity for both treated groups (34% and 39%). This treatment also increased ATP catabolism in both concentrations tested (14% and 22%, respectively), whereas ADP and AMP hydrolysis were increased only at 3.0 mM proline (21% and 17%, respectively). The gene expression of E-NTPDase3 increased in both treated groups after long-term proline, whereas E-NTPDase1 transcript levels increased only at concentration of 3.0 mM. Proline, when assessed in vitro, did not promote significant changes on AChE and ectonucleotidase activities. At last, we demonstrated the proline-induced behavioral changes and increase in AChE activity were completely reversed by acute administration of an atypical antipsychotic drug (sulpiride), but not by a typical (haloperidol). Altogether, these data demonstrate that long-term proline exposure induces behavioral changes as well as increases AChE activity and nucleotide catabolism in zebrafish brain. These findings may contribute, at least in part, to better understand the mechanisms related to the neurological manifestations observed in hyperprolinemic patients, such as the psychotic and cognitive dysfunctions. Moreover, this study might facilitate the use of the zebrafish as experimental model for studying inborn errors of amino acid metabolism that affect the central nervous system.

O exercício físico regular e/ou maiores níveis de atividade física tem contribuído para a redução do risco de doenças degenerativas e para melhorar a qualidade de vida. Estes benefícios são mais evidentes quando o corpo humano vai se tornando mais vulnerável, seja pelo processo natural de envelhecimento ou pelo acometimento de doenças. Entretanto, a quantidade adequada de exercícios físicos para a saúde e qualidade de vida ainda é muito discutida. Desta forma, o objetivo desta tese foi verificar o efeito da frequência semanal (1, 3 e 7 dias por semana) da corrida em esteira (20 minutos por sessão, intensidade moderada) em ratos durante a fase adulta e no envelhecimento. No primeiro trabalho foi observado um comportamento ansiogênico associado ao envelhecimento. Entretanto, a frequência de 1 dia por semana foi capaz de reverter esse efeito da idade. Todas as frequências de corrida em esteira causaram um aumento na ansiedade nos ratos adultos. Não encontramos nenhuma relação da ansiedade com o imunoconteúdo hipocampal dos receptores de adenosina A1 e A2A. Entretanto, o treinamento em esteira foi capaz de reverter o aumento no imunoconteúdo do A2A mediada pelo envelhecimento, sendo o efeito da corrida realizada 7 dias/semana mais pronunciado. Este efeito sobre o receptor A2A pode estar associado aos aspectos neuroprotetores do exercício físico. No segundo trabalho, observamos que o exercício físico não afetou a memória de curta e longa duração nas tarefas de reconhecimento de objetos e esquiva inibitória nos ratos adultos. Porém, as memórias de curta e longa duração foram prejudicadas pela idade na tarefa de reconhecimento de objetos, mas a corrida em esteira realizada 1 dia/semana reverteu esse efeito. A idade causou uma redução no desempenho da memória de curta duração na tarefa de esquiva inibitória. A corrida realizada 1 dia/semana prejudicou as memórias de curta e longa duração nesta tarefa nos ratos de meia idade. A idade causou um aumento no imunoconteúdo hipocampal de BDNF com uma concomitante redução de seu receptor, TrkB, o que está relacionado com o prejuízo cognitivo associado à idade. Foi encontrado um aumento no precursor do BDNF, pró-BDNF, com o treinamento realizado 7 dias por semana nos animais de meia idade, mas um ligeiro aumento no TrkB no grupo treinado 1 dia/semana poderia explicar a reversão do prejuízo da memória de reconhecimento associada à idade. Nos ratos adultos foi encontrado um aumento do pró-BDNF e do BDNF no grupo treinado 1 dia/semana e uma redução do TrkB em todos os grupos submetidos à corrida em esteira. Apesar destas alterações decorrentes do exercício físico nos ratos adultos não influenciarem no desempenho das tarefas de aprendizagem e memória, a redução do TrkB poderia ter contribuído para que os animais submetidos ao treinamento físico não apresentassem desempenhos cognitivos superiores ao grupo sedentário. Assim sendo, a frequência da corrida em esteira e a idade afetaram as respostas nas tarefas de memória e na adaptação neurotrófica no hipocampo. O trabalho 3 verificou o efeito de praticar exercício físico apenas um dia/semana até à exaustão versus 3 dias/semana em intensidade moderada em ratos adultos. A corrida em esteira causou um comportamento ansiogênico, independente do protocolo de exercício. A corrida realizada 1 dia/semana até a exaustão causou uma redução no comportamento exploratório e locomotor e um prejuízo na memória de reconhecimento. Desta forma, a prática de exercícios físicos apenas um dia/semana até à exaustão altera o comportamento e prejudica a memória. Em conclusão, esta tese mostra a importância do controle da frequência semanal do exercício físico para um melhor entendimento das respostas comportamentais e neuroquímicas mediadas pelo exercício físico crônico em diferentes idades. / Physical exercise is considered an important alternative in reducing the risk of many diseases and improves the quality of life. These benefits are most evident when the body becomes more vulnerable, either through the natural process of aging or in the onset of neurodegenerative disease. However, the amount of exercise for these benefits is unkwon. Thus, the objective of this study was to investigate the effect of treadmill running frequency (1, 3 and 7 days per week), 20 minutes per session at moderate intensity, in adult and middle-aged adults. In the first study, we observed an age-related anxiety. However, the frequency of 1 day/week reversed the age effect. All treadmill running frequencies caused an increase in anxiety-related behavior in adult rats. However, no correlation between anxiety-related behavior and hippocampal adenosine A1 and A2A receptors densities was found. However, treadmill training reversed the age-related increase in the A2A receptor with the more pronounced effect in the treadmill running 7 days/week rats. This effect on the A2A receptor may be associated with neuroprotective aspects of physical exercise. In the second study, treadmill running was not affected the short and long-term memories in the object recognition and inhibitory avoidance tasks in adult rats. The short and long-term memories were affected by aging in the object recognition task, but treadmill running 1 day/week reversed this effect. Age caused a reduction in the performance of short-term memory in inhibitory avoidance task. In middle-aged rats, treadmill running 1 day/week worsened the short and long-term memories in this task. Age caused an increase in the hippocampal BDNF density with a concomitant reduction of its receptor, TrkB, which is correlated with age-related cognitive impairment. In middle-aged rats, an increase in the precursor of BDNF, pro-BDNF, was found in the treadmill running 7 days/week, but a slight increase in TrkB in the treadmill running 1 day/week could explain the reversal of age-related memory recognition impairment. In adult rat, we found an increase in pro- BDNF and BDNF in the treadmill running 1 day/week and a reduction of TrkB in all groups submitted to treadmill running. Despite these changes promoted by physical exercise in the adult rats does not influence the performance in the learning and memory tasks, reduced TrkB could have contributed to the animals submitted to exercise training did not show higher cognitive performance than the sedentary group. Thus, the treadmill running frequency and age affect responses in the memory tasks and in hippocampal neurotrophic adaptations. The third study investigated the effect of physical exercise just 1 day/week to exhaustion versus 3 days/week at moderate intensity in adult rats. The treadmill running caused anxiety-related behavior, independent of exercise protocol. The running 1 day/week to exhaustion caused a reduction in exploratory and locomotor behavior and impairment in recognition memory. Thus, the practice of exercises 1 day/week until exhaust, as seen in so-called "weekend athletes", changes the behavior and impairs memory. In conclusion, this thesis shows the importance to control exercise frequency for a better understanding of its responses in the CNS and behavior according to the age.

Os comportamentos agonísticos sociais dispostos por animais dominantes e subordinados podem ser notados no paradigma residente intruso. No hipotálamo há o núcleo pré-mamilar ventral (PMv) ligado a um sistema sexualmente dimórfico e relacionado a reprodução e comportamentos agonísticos. A cópula é fundamental para a modulação do comportamento de dominância e aumenta os níveis de CART (Cocaine and Amphetamine Regulated Transcript) no PMv. Animais knockout de Sintase do Óxido Nítrico (NOS) apresentam agressão acentuada. Através da hibridização in situ estudamos a expressão de CART e de NOS nos animais com experiência sexual prévia ao encontro agonístico e sem experiência sexual (naive). No grupo que copulou foi visto aumento na expressão de CART e comportamento diferente do grupo naive visto que buscam a dominância e não apresentam posturas de submissão. Este aumento não foi observado nos níveis de NOS. Sugere-se que a experiência sexual esteja relacionada ao aumento de CART no PMv e possivelmente perda do comportamento subordinado e aumento da busca da dominância. / Aggressive behavior occurs when the interests of one or more individuals conflict. Territory is one of these interests, and the resident intruder paradigm is widely used to observe the expression of social agonistic behaviors. The dominance behavior has been studied under several views and it was shown that it can be raised by the presence of the female, its olfactory clues and by the sexual behavior. In the hypothalamus there is the premammillary ventralis nucleus (PMv) connected to a sexual dimorphic system and related to reproduction and agonistic behaviors. This nucleus was suggested as being involved in the modulation of aggressive behavior, and PMvs neuropeptides can have a direct relation with the expression of those agonistic behaviors. Males exposed to females olfactory clues show an increase in the expression of CART (C Cocaine and Amphetamine Regulated Transcript) in the PMv. Nitric oxide synthase (NOS) knockout animals show increased aggression. In the present investigation, using in situ hybridization we studied the expression of the mRNA of CART and NOS on intruders exposed to the resident-intruder paradigm. Two experimental groups were examined: one with sexual experience before the agonistic encounter and other naïve. It was observed increased expression of CART in the PMv in the sexual-experienced intruder. More, these animals behaved differently from naive intruders, and did not display submissive postures and start searching for dominance. Sexual experienced intruders presented increased expression of CART, but not NOS, mRNA. Thus, suggesting that the sexual experience is related to an increase in CART expression in the PMv and possibly with the lost of submissive behavior and increased search for dominance status.

A habenula lateral (LHb) inibe neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo através de um nodo GABAérgico no tegmento mesopontino, o núcleo tegmental rostromedial (RMTg). Ambos a LHb e o RMTg também projetam para o núcleo dorsal da rafe (DR). A organização das projeções da LHb e do RMTg para o DR foi investigada através de injeções de um traçador anterógrado na LHb ou no RMTg e confirmada com injeções de traçadores retrógrados. Para identificar o fenótipo neuroquímico das projeções RMTg-DR, combinamos a hibridização in situ para mRNA de GAD67 com a detecção imunoistoquímica de traçadores retrógrados injetados no DR. Caracterizamos as subdivisões-alvo das projeções RMTg-DR através de dupla-imunofluorescência para o traçador anterógrado injetado no RMTg e serotonina ou o transportador vesicular de glutamato do tipo 3. Detectamos uma projeção focal direta da divisão medial da LHb para a parte caudal do DR. Em contraste, projeções GABAérgicas robustas do RMTg foram direcionadas para uma subdivisão central do DR enriquecida em neurônios presumidamente glutamatérgicos. / The lateral habenula (LHb) inhibits mesencephalic dopamine neurons through a mesopontine GABAergic node, the rostromedial tegmental nucleus (RMTg). Both LHb and RMTg also project to the dorsal raphe nucleus (DR). The organization of LHb and RMTg projections to the DR was investigated using anterograde tracer injections into the LHb or RMTg and confirmed with retrograde tracer injections. To identify the neurochemical phenotype of RMTg-DR projections, we associated in situ hybridization for GAD67 mRNA with immunohistochemical detection of retrograde tracers deposited in the DR. DR target regions of RMTg projections were characterized using double-imunofluorescence techniques for the anterograde tracer deposited into the RMTg and either serotonin or the type 3 vesicular glutamate transporter. We detected a focal direct projection from the medial LHb division to the caudal DR. In contrast the RMTg emits robust GABAergic projections to a central DR subdivision rich in presumptive glutamatergic neurons.

O lipopolissacarídeo (LPS) é uma endotoxina bacteriana capaz de ativar o sistema imune com a síntese de citocinas pró-inflamatórias (IL-1, IL-6, TNF-α, dentre outros), afetando o cérebro animal e causando o comportamento doentio. Durante a gestação, infecções e inflamações maternas podem levar a danos na prole, incluindo desordens neuropsiquiátricas como depressão, esquizofrenia e autismo. O presente trabalho avaliou os efeitos comportamentais e neuroquímicos da exposição ao LPS em ratas gestantes e nas suas proles. Para tanto, ratas Wistar receberam o LPS (100 µg / kg, i.p.) no 9,5º dia de gestação (GD). A atividade geral destas ratas foi observada 1 hora após o tratamento; a ingestão de alimentos às 24, 48 e 72 horas e a temperatura corpórea tomada 1, 24 e 48 horas após o tratamento. Durante a gestação e ao nascimento da prole, avaliou-se o ganho de peso materno, a duração da gestação, o número e peso dos filhotes nascidos. Os filhotes machos destas ratas tratadas com LPS foram estudados quanto aos padrões físicos e reflexológicos, a atividade geral observada em campo aberto, o comportamento de brincar, os níveis de neurotransmissores e metabólitos no estriado, hipotálamo e córtex frontal, a morfologia cerebral, a interação social na idade adulta, a catatonia induzida por haloperidol e a estereotipia induzida por apomorfina. Os resultados mostraram que a administração do LPS no GD 9,5 nas fêmeas prenhes causou: 1) comportamento doentio, com redução da atividade geral, da ingestão de alimentos, do ganho de peso durante a gestação, e da viabilidade da prole; 2) não interferiu na duração da gestação, no peso total e individual da prole, além de não causar febre materna. Na prole destas ratas observou-se na infância, em relação aos animais do grupo controle: 1) ausência de alterações no desenvolvimento dos padrões físicos e reflexológicos; 2) redução na auto-limpeza, sem alterações nos demais parâmetros da atividade geral; 3) redução do comportamento de brincar. Na idade adulta verificou-se: 1) redução na interação social e nos níveis de dopamina estriatal e seus metabólitos; 2) não foram observadas alterações na catatonia induzida por haloperidol, no comportamento estereotipado induzido por apomorfina, na morfologia cerebral, nos níveis de neurotransmissores e metabólitos hipotalâmicos e do córtex frontal, bem como de noradrenalina e serotonina estriatais. Estes dados mostraram que a infecção materna pode interferir no ambiente intra-uterino, comprometendo a viabilidade da ninhada, prejudicando o comportamento social da prole por toda a vida, interferindo também com a atividade do sistema dopaminérgico estriatal. Em vista desses resultados, sugeriu-se que essas alterações não comprometeram o sistema motor da prole, mas sim a emocionalidade e a motivação. / Pre- or perinatal events that influence the immune system contribute to the development of behavioral or neuropsychiatric disorders, including schizophrenia and autism. This study investigated the relationships between lipopolysaccharide (LPS) -induced maternal sickness behavior during pregnancy and offspring development, behavior, neurochemistry, and neuroanatomy. Pregnant Wistar rats received LPS (100 µg / kg, i.p.) at the gestation day 9.5. Dam\'s sickness behavior was analyzed and at birth, the offspring number and weight were taken. The physical and behavioral development, general activity, play behavior, striatal, hypothalamus and frontal cortex monoamine levels, cerebral morphology, adult\'s social interaction, catalepsy and stereotypy were evaluated in male pups. Results showed that in relation to the control groups LPS treated dams presented a decreased open-field behavior, in food intake and weight gain, but no maternal fever was observed. In offspring: 1) the pups number and self-grooming were reduced and no alterations on physical patterns, behavioral development and exploratory activity were found; 2) striatal dopamine and metabolites levels were smaller in these animal, without differences in noradrenaline and serotonin levels and turnover; 3) play behavior and adult\'s social interaction parameters were reduced; no alterations on cerebral morphology, catalepsy and stereotypy were observed. It was suggested that these animals presented emotional and motivational deficits, but no motor alterations.