La L-Théanine (L-5-N-éthylglutamine) est un acide aminé présent dans le thé vert et qui a une structure similaire à celle de l'acide glutamique, le neurotransmetteur majoritaire du système nerveux central, SNC. La L-théanine possède la capacité de traverser la barrière hémato-encéphalique en plus de ses nombreuses activités physiologiques et pharmacologiques, anxiolytique et relaxante. La théanine et ses dérivés sont donc considérés comme des outils indispensables pour la compréhension de la synapse glutamatergique plus précisément. Nous avons synthétisé la théanine énantiomériquement pure (L et D). Nous avons développé deux nouvelles méthodes de synthèse de la théanine optiquement pure. Ensuite, nous avons décrit la préparation des dérivés 5-N-alkylés de la théanine et les dipeptides -glutamique en tant qu'analogues 5-N-substitués de la théanine. Dans le but d'élargir l'éventail d'applications de la Théanine ayant un intérêt biologique, nous avons synthétisé des dipeptides contenant la Théanine. Nous présentons également un accès aux dérivés 4-arylés de la théanine, via une alkylation régio et stéréosélective de l'acide pyroglutamique jamais décrit dans la littérature. L'analyse rigoureuse des intermédiaires réactionnels et des produits finaux par les RX, la RMN 1H à 600 MHZ et l'HRMS a prouvé l'obtention d'un seul diastéréoisomère (2S, 4R)-4-aryle théanineLes résultats des tests biologiques, utilisant la technique de l'imagerie calcique, montrent que les deux énantiomères L et D de la théanine possède un effet agoniste vis-à-vis les récepteurs NMDA et que cet effet est beaucoup plus important dans le cas de l'énantiomère (D). Parmi les analogues 5-N-alkylés de la théanine ayant un effet agoniste spécifique des récepteurs NMDA, la 5-N-Propyl-Gln (L et D) montre une activité en tant qu'agoniste beaucoup plus importante que la théanine même (naturelle ou synthétique) et aucun effet n'a été observé sur les récepteurs AMPA et métabotropiques. La L-théanine et ses dérivés pourraient donc être des structures intéressantes pour développer de nouveaux outils pharmacologiques nécessaires à l'étude des récepteurs glutamatergiques (métabotropiques et/ ou ionotropiques). / L-Theanine (5-N-L-ethylglutamine) which is an amino acid found in green tea, it has a structure similar to that of glutamic acid. L-theanine has the ability to cross the blood-brain barrier in addition to its physiological and pharmacological activities.Given the importance of this molecule as essential for the investigation of physiological roles of CNS tools, we synthesized the enantiomerically pure theanine (L and D). A serie of 5-N-substituted theanine were also synthesized. In order to broaden the range of applications of theanine, we synthesized dipeptides containing Theanine for the purpose of obtaining products that have biological significance. The regio and stereoselectively synthesized analogs of L-theanine in the 4-position substituted with an aryl group has been developed to be tested at the level of glutamate receptors.The results of biological tests, using calcium imaging technique, show that theanine with its two enantiomers (D and L) has an agonistic effect vis-à-vis the NMDA receptors and that this effect was much greater with the enantiomer (D). Among the 5-N-alkylated analogs of theanine which they had only an agonistic effect on the NMDA receptor, 5-N-Propyl-Gln (L and D) has activity as an agonist much larger than the theanine and no effects were scored on AMPA receptors and metabotropic. L-theanine and its derivatives could be interesting structures to develop new pharmacological tools to study glutamate receptors (metabotropic and / or ionotropic).

O ácido metilmalônico (MMA) é um agente convulsivante endógeno que se acumula na acidemia metilmalônica, um erro inato no metabolismo caracterizado por disfunções neurológicas severas, predispondo ao aparecimento de convulsão. O mecanismo responsável pelas convulsões induzidas pelo MMA envolve a ativação do receptor NMDA. O envolvimento GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA ainda não foi demonstrado. Desta forma, no presente estudo objetivou investigar o envolvimento de macanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA. Ratos adultos foram injetados (i.c.v.) com muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK- 801 (6 nmol/1 ml), piridoxine (2 mmol/ 4 ml) ou salina (0.15 mmol/1 ml). Após trinta minutos, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) ou NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) eram injetados. Após estas injeções, os animais eram transferidos imediatamente para um campo aberto, sendo observado o aparecimento de convulsões. Após a avaliação comportamental, foi dosada a atividade glutamato descarboxilase (GAD) em homogeneizado de córtex cerebral, mensurando a quantidade de 14CO2 liberado do L-[14C]-glutamato. As convulsões foram confirmadas pelo estudo eletrencefalográfico. O MMA induziu convulsões do tipo crônicas de forma dose-dependente e reduziu a atividade da GAD no córtex cerebral ex vivo. A atividade da GAD correlacionou-se negativamente com a duração das convulsões (r=- 0.873, P<0.01), mas somente o MK-801 e a piridoxina reverteram à inibição da GAD pelo MMA. Estes resultados sugerem o envolvimento de mecanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA, e que a inibição da GAD depende da ativação de receptores NMDA ou da proteção da enzima pela piridoxina. Por fim, o presente estudo propôs, de forma inovadora, o envolvimento do sistema GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA e o envolvimento dos receptores NMDA na falha da transmissão GABAérgica. / Methylmalonic acid (MMA) is an endogenous convulsing compound that accumulates in methylmalonic acidemia, an inborn error of the metabolism characterized by severe neurological dysfunction, including seizures. The mechanisms by which MMA causes seizures involves the activation of the NMDA receptors, but whether GABAergic mechanisms are involved in the convulsions induced by MMA is not known. Therefore, in the current study we investigated the involvement of GABAergic mechanisms in the convulsions induced by MMA. Adult rats were injected (i.c.v.) with muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK-801 (6 nmol/1 ml), pyridoxine (2 mmol/ 4 ml) or physiological saline (0.15 mmol/1 ml). After thirty minutes, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) or NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) was injected. The animals were immediately transferred to an open field and observed for the appearance of convulsions. After behavioral evaluation, glutamate decarboxylase (GAD) activity was determined in cerebral cortex homogenates by measuring the 14CO2 released from L-[14C]-glutamic acid. Convulsions were confirmed by electroencephalographic recording in a subset of animals. MMA caused the appearance of clonic convulsions in a dose-dependent manner and decreased GAD activity in the cerebral cortex ex vivo. GAD activity negatively correlated with duration of MMA-induced convulsions (r=-0.873, P<0.01), in an individual basis. Muscimol, baclofen, MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced convulsions, but only MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced GAD inhibition. These data suggest GABAergic mechanisms are involved in the convulsive action of MMA, and that GAD inhibition by MMA depends on the activation of NMDA receptors or enzyme protection by pyridoxine. While in this study we present novel data about the role of the GABAergic system in MMAinduced convulsions, the central role of NMDA receptors in the neurochemical actions of MMA is further reinforced since they seem to trigger GABAergic failure.

Quando confrontado com situações de medo os roedores apresentam respostas comportamentais (ex., luta, fuga, imobilidade e vocalização) e neurovegetativas (taquicardia, hipertensão e defecação) que caracterizam a reação de defesa. Em geral essas respostas são acompanhadas de antinocicepção. Estudos demonstram um papel do óxido nítrico (NO) e de receptores NMDA (N-metil-D-aspartato) na mediação de respostas nociceptivas no corno dorsal da medula espinal. Resultados do nosso laboratório demonstraram que a exposição a uma situação ameaçadora, como o labirinto em cruz elevado aberto ou sem paredes (LCEa), provoca antinocicepção de alta magnitude em ratos e camundongos. Assim, o presente estudo teve por objetivo investigar o papel do complexo receptor glutamato/NMDA e NO no corno dorsal da medula espinal na resposta antinociceptiva induzida pela exposição ao LCEa. Camundongos receberam injeção por via intratecal (i.t.) de NMDA (0; 0,4 ou 0,8 nmol/5,0 l) para avaliar seus efeitos intrínsecos sobre a nocicepção. Enquanto a dose de 0,8 nmol de NMDA provocou efeitos nociceptivos, a dose de 0,4 nmol se mostrou desprovida de efeitos. Em seguida, nosso estudo avaliou os efeitos do NMDA (0; 0,1; 0,2 ou 0,4 nmol, i.t.) na nocicepção induzida pela injeção de formalina 2,5% na pata traseira direita do camundongo. Nenhuma dose de NMDA aumentou o tempo de lambidas na pata durante os 10 minutos do teste. Assim, investigamos os efeitos da injeção i.t. de NMDA (0; 0,1; 0,2 ou 0,4 nmol) na antinocicepção induzida pela exposição ao ambiente aversivo (LCEa) ou não aversivo (LCE fechado: quatro braços com paredes; LCEf) em camundongos pré-tratados com formalina a 2,5% na pata traseira direita, durante 10 minutos. O tratamento com NMDA (0,4 nmol) reverteu parcialmente a antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa, sem afetar a resposta dos animais expostos ao LCEf. Para avaliar se os efeitos anti-antinociceptivos do NMDA (0,4 nmol) dependem da síntese de NO, camundongos receberam injeção i.t. combinada de L-NAME (N-nitro-L-arginina-metil-éster), um inibidor da NOS, e NMDA. O pré-tratamento com L-NAME (40 nmoles/5,0 l i.t.) bloqueou seletivamente os efeitos anti-antinociceptivos do NMDA. Tomados em conjunto, nossos resultados sugerem que a antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa pode ser parcialmente revertida pela ativação de receptores NMDA e indicam que esse efeito depende da síntese de NO no corno dorsal da medula espinal de camundongos. / Rodents exposed to threatening situations (e.g., prey-predator interactions) usually display defensive behaviors (e.g., fight, flight, freezing, vocalization), and neurovegetative (e.g., tachycardia, hypertension, defecation) responses characterized as a fear reaction. Commonly, these responses are accompanied by antinociception. Evidence showing that the glutamate NMDA (N-methyl-d-aspartate) receptor and nitric oxide (NO) complex located within the dorsal horn of the spinal cord in the mediation of the nociceptive response have instigated researchers to investigate the role of the NMDA/NO on some types of fear-induced antinociception. This study investigated the role of the glutamate-NMDA receptor complex and NO in the dorsal horn of the spinal cord of mice in the antinociception induced by a potentially aversive situation, i.e., an exposure to an open elevated plus maze (oEPM: four open arms). Mice were intrathecally (i.t.) injected with N-methyl-D-aspartic acid (NMDA: 0, 0.4 or 0.8 nmol/5.0 l) to assess its intrinsic effects upon nociception. Results showed that NMDA at 0.8 nmol, but not at 0.4 nmol, was able to induce intrinsic nociceptive effect. When injected in animals pre-treated with formalin 2.5% into the right hind paw (nociceptive test), NMDA (0, 0.1, 0.2 or 0.4 nmol, i.t.) did not change time spent licking the formalin injected paw. Then, we investigated the effects of NMDA injection (0, 0.1, 0.2 or 0.4 nmol, i.t.) on nociceptive response induced by formalin test in mice exposed to the oEPM (aversive situation) or enclosed EPM (eEPM: four enclosed arms; control situation) for 10 minutes. NMDA treatment (0.4 nmol) partially reversed the antinociception induced by oEPM exposure without affect nociception in mice exposed to the eEPM. Finally, we investigated whether the anti-antinociceptive effect of NMDA would be dependent on NO synthesis by injecting L-NAME (N-nitro-L-arginine-methyl-ester) i.t., a inhibitor of NOS (nitric oxide synthase), 10 minutes before NMDA injection. L-NAME pretreatment (40 nmol/5.0 l; i.t.) selectivelly blocked anti-antinociceptive effect of NMDA 0.4 nmol. Taken together, our results suggest that antinociception induced by oEPM exposure (i) is, at least in part, reversed by NMDA receptors activation and (ii) this NMDA effect seems to be dependent on NO synthesis within the dorsal horn of the spinal cord in mice.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Creatine, an endogenous guanidino compound produced on liver, kidneys, pancreas, testes and brain, has been aim of several studies over the last years. Although most studies attribute the effects of creatine to their energetic buffer role, recent findings have suggested actions non-related to energy metabolism. Researches have shown that this compound may act as a neuromodulator in the central nervous system (CNS). Among these neuromodulatory actions, was demonstrated that creatine modulates NMDA receptors in rat hippocampal slices. It is well know that stimulation of these receptors activates Na+,K+-ATPase. Moreover, little is known about the acute role of this compound on CNS. Thus, the objective of the chapter I of this paper was to investigate the effect of creatine on Na+,K+-ATPase activity and the intracellular signaling pathway involved. The results showed that creatine treatment of rat hippocampal slices increased Na+,K+-ATPase α2/3 activity in vitro. The intracerebroventricular administration of this compound also increased the enzyme activity, ex vivo. Furthermore, creatinine and phosphocreatine treatment of hippocampal slices did not alter the enzyme activity, suggesting that the creatine mechanism of action is independent of energy metabolism. Additionally, we showed the involvement of NMDA-NR2B and calcineurin. We found also the involvement of the PKA and PKC in the effect of creatine on Na+,K+-ATPase activity. In the second chapter of this study, we decide to verify the effect of acute creatine administration on PTZ-induced seizures, since this convulsant agent inhibits Na+,K+-ATPase activity without alter bioenergetic cellular state. We found that creatine treatment protected against behavioral and electroencephalographic seizures induced by PTZ. Moreover, creatine acute treatment prevented PTZ-induced inhibition of Na+,K+-ATPase activity. Based on present findings, we suggest that creatine may act through an alternative mechanism, independent of energetic metabolism, by modulation of Na+,K+-ATPase activity. / A creatina, um composto guanidínico endógeno, sintetizado pelos rins, fígado, pâncreas, testículos e cérebro, tem sido alvo de diversos estudos ao longo dos últimos anos. Apesar da grande maioria dos estudos atribuírem os efeitos da creatina ao seu papel de tamponamento de energia, recentes achados têm proposto ações não relacionadas ao metabolismo energético. Estudos têm demonstrado que este composto pode agir como neuromodulador no Sistema Nervoso Central (SNC). Dentre estas ações neuromodulatórias, demonstrou-se que a creatina pode modular os receptores do subtipo N-metil- D-aspartato (NMDA) em fatias de hipocampo de ratos. É bem descrito na literatura que a estimulação destes receptores ativa a enzima Na+,K+-ATPase. Além disso, pouco se sabe sobre o papel agudo deste composto no SNC. Desta forma, o objetivo do capítulo I deste estudo foi verificar o efeito da creatina sobre a atividade da enzima Na+,K+-ATPase, bem como sua provável via de sinalização intracelular. Os resultados demonstraram que a incubação de fatias de hipocampo de ratos, com creatina, aumentou a atividade da enzima Na+,K+-ATPase α2/3 in vitro e, que a injeção intracerebroventrical (i.c.v) deste composto, aumentou a atividade da enzima ex vivo. Verificou-se também que o tratamento das fatias hipocampais com fosfocreatina e creatinina não alterou a atividade enzimática, sugerindo que o mecanismo de ação da creatina é independente do metabolismo energético. Além disso, foi evidenciada a participação dos receptores NMDA-NR2B, bem como a ativação da enzima calcineurina. Nós constatamos também o envolvimento das enzimas proteína quinase dependente de AMPc (PKA) e da proteína quinase C (PKC) no efeito da creatina sobre a atividade da enzima Na+,K+-ATPase. No segundo capítulo deste estudo, decidimos verificar o efeito da administração aguda de creatina sobre as convulsões induzidas por pentilenotetrazol (PTZ), uma vez que este agente quimioconvulsivante inibe a enzima Na+,K+-ATPase sem alterar o status bioenergético celular. Constatamos que a creatina protegeu contra as convulsões comportamentais e eletroencefalográficas induzidas por PTZ. Além disso, o tratamento agudo com creatina preveniu a inibição da atividade da enzima Na+,K+-ATPase induzida por PTZ. Com base nestas evidências, sugerimos que este composto guanidínico pode estar atuando através de um mecanismo alternativo, não dependente do metabolismo energético, através da modulação da atividade da enzima Na+,K+-ATPase.

O ácido metilmalônico (MMA) é um agente convulsivante endógeno que se acumula na acidemia metilmalônica, um erro inato no metabolismo caracterizado por disfunções neurológicas severas, predispondo ao aparecimento de convulsão. O mecanismo responsável pelas convulsões induzidas pelo MMA envolve a ativação do receptor NMDA. O envolvimento GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA ainda não foi demonstrado. Desta forma, no presente estudo objetivou investigar o envolvimento de macanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA. Ratos adultos foram injetados (i.c.v.) com muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK- 801 (6 nmol/1 ml), piridoxine (2 mmol/ 4 ml) ou salina (0.15 mmol/1 ml). Após trinta minutos, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) ou NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) eram injetados. Após estas injeções, os animais eram transferidos imediatamente para um campo aberto, sendo observado o aparecimento de convulsões. Após a avaliação comportamental, foi dosada a atividade glutamato descarboxilase (GAD) em homogeneizado de córtex cerebral, mensurando a quantidade de 14CO2 liberado do L-[14C]-glutamato. As convulsões foram confirmadas pelo estudo eletrencefalográfico. O MMA induziu convulsões do tipo crônicas de forma dose-dependente e reduziu a atividade da GAD no córtex cerebral ex vivo. A atividade da GAD correlacionou-se negativamente com a duração das convulsões (r=- 0.873, P<0.01), mas somente o MK-801 e a piridoxina reverteram à inibição da GAD pelo MMA. Estes resultados sugerem o envolvimento de mecanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA, e que a inibição da GAD depende da ativação de receptores NMDA ou da proteção da enzima pela piridoxina. Por fim, o presente estudo propôs, de forma inovadora, o envolvimento do sistema GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA e o envolvimento dos receptores NMDA na falha da transmissão GABAérgica. / Methylmalonic acid (MMA) is an endogenous convulsing compound that accumulates in methylmalonic acidemia, an inborn error of the metabolism characterized by severe neurological dysfunction, including seizures. The mechanisms by which MMA causes seizures involves the activation of the NMDA receptors, but whether GABAergic mechanisms are involved in the convulsions induced by MMA is not known. Therefore, in the current study we investigated the involvement of GABAergic mechanisms in the convulsions induced by MMA. Adult rats were injected (i.c.v.) with muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK-801 (6 nmol/1 ml), pyridoxine (2 mmol/ 4 ml) or physiological saline (0.15 mmol/1 ml). After thirty minutes, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) or NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) was injected. The animals were immediately transferred to an open field and observed for the appearance of convulsions. After behavioral evaluation, glutamate decarboxylase (GAD) activity was determined in cerebral cortex homogenates by measuring the 14CO2 released from L-[14C]-glutamic acid. Convulsions were confirmed by electroencephalographic recording in a subset of animals. MMA caused the appearance of clonic convulsions in a dose-dependent manner and decreased GAD activity in the cerebral cortex ex vivo. GAD activity negatively correlated with duration of MMA-induced convulsions (r=-0.873, P<0.01), in an individual basis. Muscimol, baclofen, MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced convulsions, but only MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced GAD inhibition. These data suggest GABAergic mechanisms are involved in the convulsive action of MMA, and that GAD inhibition by MMA depends on the activation of NMDA receptors or enzyme protection by pyridoxine. While in this study we present novel data about the role of the GABAergic system in MMAinduced convulsions, the central role of NMDA receptors in the neurochemical actions of MMA is further reinforced since they seem to trigger GABAergic failure.

O ácido metilmalônico (MMA) é um agente convulsivante endógeno que se acumula na acidemia metilmalônica, um erro inato no metabolismo caracterizado por disfunções neurológicas severas, predispondo ao aparecimento de convulsão. O mecanismo responsável pelas convulsões induzidas pelo MMA envolve a ativação do receptor NMDA. O envolvimento GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA ainda não foi demonstrado. Desta forma, no presente estudo objetivou investigar o envolvimento de macanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA. Ratos adultos foram injetados (i.c.v.) com muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK- 801 (6 nmol/1 ml), piridoxine (2 mmol/ 4 ml) ou salina (0.15 mmol/1 ml). Após trinta minutos, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) ou NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) eram injetados. Após estas injeções, os animais eram transferidos imediatamente para um campo aberto, sendo observado o aparecimento de convulsões. Após a avaliação comportamental, foi dosada a atividade glutamato descarboxilase (GAD) em homogeneizado de córtex cerebral, mensurando a quantidade de 14CO2 liberado do L-[14C]-glutamato. As convulsões foram confirmadas pelo estudo eletrencefalográfico. O MMA induziu convulsões do tipo crônicas de forma dose-dependente e reduziu a atividade da GAD no córtex cerebral ex vivo. A atividade da GAD correlacionou-se negativamente com a duração das convulsões (r=- 0.873, P<0.01), mas somente o MK-801 e a piridoxina reverteram à inibição da GAD pelo MMA. Estes resultados sugerem o envolvimento de mecanismos GABAérgicos nas convulsões induzidas pelo MMA, e que a inibição da GAD depende da ativação de receptores NMDA ou da proteção da enzima pela piridoxina. Por fim, o presente estudo propôs, de forma inovadora, o envolvimento do sistema GABAérgico nas convulsões induzidas pelo MMA e o envolvimento dos receptores NMDA na falha da transmissão GABAérgica. / Methylmalonic acid (MMA) is an endogenous convulsing compound that accumulates in methylmalonic acidemia, an inborn error of the metabolism characterized by severe neurological dysfunction, including seizures. The mechanisms by which MMA causes seizures involves the activation of the NMDA receptors, but whether GABAergic mechanisms are involved in the convulsions induced by MMA is not known. Therefore, in the current study we investigated the involvement of GABAergic mechanisms in the convulsions induced by MMA. Adult rats were injected (i.c.v.) with muscimol (46 pmol/1 ml), baclofen (0.03, 0.1 and 0.3 mmol/1 ml), MK-801 (6 nmol/1 ml), pyridoxine (2 mmol/ 4 ml) or physiological saline (0.15 mmol/1 ml). After thirty minutes, MMA (0.3, 0.1 and 3 mmol/1 ml) or NaCl (6 mmol/1 ml, i.c.v.) was injected. The animals were immediately transferred to an open field and observed for the appearance of convulsions. After behavioral evaluation, glutamate decarboxylase (GAD) activity was determined in cerebral cortex homogenates by measuring the 14CO2 released from L-[14C]-glutamic acid. Convulsions were confirmed by electroencephalographic recording in a subset of animals. MMA caused the appearance of clonic convulsions in a dose-dependent manner and decreased GAD activity in the cerebral cortex ex vivo. GAD activity negatively correlated with duration of MMA-induced convulsions (r=-0.873, P<0.01), in an individual basis. Muscimol, baclofen, MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced convulsions, but only MK-801 and pyridoxine prevented MMA-induced GAD inhibition. These data suggest GABAergic mechanisms are involved in the convulsive action of MMA, and that GAD inhibition by MMA depends on the activation of NMDA receptors or enzyme protection by pyridoxine. While in this study we present novel data about the role of the GABAergic system in MMAinduced convulsions, the central role of NMDA receptors in the neurochemical actions of MMA is further reinforced since they seem to trigger GABAergic failure.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-22T12:07:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PricilaTolioMuller.pdf: 1581572 bytes, checksum: 2ee45bab6500d240c98b9a12ad2e330d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PricilaTolioMuller.pdf: 1581572 bytes, checksum: 2ee45bab6500d240c98b9a12ad2e330d (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Epilepsy is characterized by a cerebral disorder with interruptions, recurrent and unpredictable of normal brain function. Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the brain and is involved in the mechanism of status epilepticus - a prolonged and self-sustaining seizure. The drug N-methyl-D-aspartate (NMDA) is a synthetic excitotoxin that acts as a specific agonist for the NMDA receptor subtype of glutamate. Pre- and post-conditioning strategies provide a proposal for molecular mechanisms responsible for endogenous neuronal protection. The aim of the study is evaluating the effect of NMDA in different doses against damage following status epilepticus induced by pilocarpine in animal model of epilepsy. For this purpose, 210 adult male mice (60 days, 30-40 g) Swiss albino were treated intraperitoneally with pilocarpine (100 mg/kg every 20 min up to a maximum of 300 mg/kg) evoking status epilepticus. All animals were exposed to behavioral tasks for motor evaluation (locomotion, balance, motor coordination) and memory, followed by evaluation of cellular viability at 30 days post-pilocarpine. The pilocarpine death in approximately 40% of the mice during 24 hours. Treatment with lower doses of NMDA (18 mg/kg) prolonged survival time without change the outcome. The other NMDA doses also had no significant effect on the number of deaths. The status epilepticus caused reduction of the locomotor activity of the mice, an effect reversed by treatment with NMDA 37 mg/kg. The pilocarpine group mice did not show expressive cognitive deficit during acquisition of memory, however reduced evocation. Cellular viability assessed 30 days after status epilepticus indicated damage by MTT test, but not by propidium iodide. Only the 18 mg/kg NMDA reduced damage. It is concluded that the dose 18 mg/kg NMDA induced neuroprotection in surviving animals. The cellular mechanisms of NMDA-induced tolerance remain unknown, but the present study reinforces the dual NMDA effect, since the same dose that increased the mortality rate was able to reduce cellular damage. / A epilepsia é caracterizada por uma desordem cerebral com interrupções, recorrentes e imprevisíveis da função cerebral normal. O glutamato é o principal neurotransmissor excitatório no cérebro e está envolvido no mecanismo de status epilepticus - estado de mal epiléptico, convulsões espontâneas. O fármaco N-metil-D-aspartato (NMDA) é uma excitotoxina sintética que age como agonista específico do subtipo de receptor NMDA do glutamato. As estratégias de pré- e pós-condicionamento fornecem uma nova proposta de mecanismos moleculares responsáveis pela proteção neuronal endógena. Diante do exposto, neste trabalho avaliamos o efeito do NMDA em diferentes doses contra danos decorrentes do status epilepticus induzido por pilocarpina em modelo animal de epilepsia. Para tal, foram utilizados 210 camundongos machos adultos (60 dias, 30-40g) da linhagem albino Swiss que foram tratados pela via intraperitoneal com pilocarpina (100 mg/kg a cada 20 min até o máximo de 300 mg/kg) para a indução do status epilepticus. Todos os animais foram submetidos a tarefas comportamentais para avaliação motora (locomoção, equilíbrio, coordenação motora) e memória, seguidas de avaliação de viabilidade celular em 30 dias pós-pilocarpina. O modelo de epilepsia induzido por pilocarpina induziu morte de aproximadamente 40% dos animais em 24 horas. O tratamento com a menor doses de NMDA (18 mg/kg) aumentou o período de sobrevivência dos animais, mas não modificou o desfecho. As demais doses de NMDA também não tiveram efeito significativo no número total de mortes. O status epilepticus causou redução da atividade locomotora dos camundongos, efeito revertido pelo tratamento com NMDA 37 mg/kg. O grupo pilocarpina não demonstrou expressivo déficit cognitivo na aquisição da memória, mas sim na evocação. A avaliação tardia, aos 30 dias, da viabilidade celular indicou efeito danoso da pilocarpina no teste do MTT, com proteção significativa de NMDA 18 mg/kg. Conclui-se que o NMDA na dose de 18 mg/kg nos animais sobreviventes induziu neuroproteção. Os mecanismos celulares da tolerância induzida por NMDA permanecem desconhecidos, mas o presente estudo reforça a função dual do NMDA, pois a mesma dose que aumentou a taxa de mortalidade foi capaz de reduzir o dano celular.

A depressão é uma doença com alta incidência na população mundial e os antidepressivos atualmente disponíveis não são completamente eficazes. Esses fármacos apresentam uma latência de 2-4 semanas para induzir uma melhora significativa dos sintomas e cerca de 45% dos pacientes não respondem ao tratamento, cujo mecanismo é baseado na facilitação da neurotransmissão monoaminérgica no SNC. Por outro lado, recentemente tem sido demonstrado que a ketamina, antagonista do receptor de glutamato do tipo NMDA induz um efeito antidepressivo rápido e sustentado em animais e pacientes. No entanto, o uso dessa droga para o tratamento da depressão possui diversas limitações e, assim, o entendimento dos mecanismos subjacentes à sua ação antidepressiva pode contribuir para o desenvolvimento de novas e melhores alternativas terapêuticas. Estes mecanismos parecem ser mais complicados do que simplesmente o bloqueio do receptor NMDA, dado que tal bloqueio com o antagonista MK-801, por exemplo, induz efeito tipo-antidepressivo no teste do nado forçado (FST) por até 3 horas, mas sem reproduzir os efeitos prolongados da ketamina. Por isso, a cascata de eventos neuroquímicos iniciada após a administração de ketamina que culmina com a regulação da expressão gênica e síntese de proteínas relacionadas aos processos de plasticidade neural têm sido alvo de grande investigação a fim de se compreender o mecanismo de ação subjacente ao efeito antidepressivo rápido e sustentado dessa droga. A expressão desses genes pode ser modulada por mecanismos epigenéticos, como a metilação do DNA, um processo realizado por DNA metiltransferases (DNMTs), que também tem apresentado grande relevância para a neurobiologia da depressão. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da administração de antagonistas do receptor NMDA, ketamina e MK-801, em doses e protocolos de tratamento que promovam efeito tipo-antidepressivo no FST, sobre a metilação do DNA em estruturas encefálicas importantes para a neurobiologia da depressão, em animais submetidos ou não ao estresse de nado forçado. Para tanto, primeiramente, foram delineados protocolos experimentais para análise do efeito tipo-antidepressivo destas drogas: Em ratos, administração sistêmica aguda de S(+)-ketamina 10 mg/Kg ou MK-801 0,025 mg/Kg 23 horas após a sessão pré-teste e 1 hora ou 7 dias antes da sessão teste do FST, permitiu a análise de um efeito tipo-antidepressivo rápido e sustentado induzido pela ketamina e apenas rápido pelo MK-801. Em seguida, utilizando estes protocolos, avaliou-se os efeitos do estresse do pré-teste do FST e do tratamento com tais antagonistas do receptor NMDA sobre os níveis de metilação global do DNA e expressão de DNMT3a e DNMT3b no córtex frontal, hipocampo ventral e dorsal dos animais. Foram encontradas alterações nas quantificações realizadas, sugerindo que o estresse e o tratamento podem induzir efeitos importantes sobre a metilação do DNA nas estruturas analisadas. Além disso, o tratamento com ketamina ou MK-801 parecem induzir efeitos diferenciais em algumas regiões, o que poderia estar associado aos efeitos também distintos que apresentam sobre a ação antidepressiva / Although depression presents a high incidence in the world population, currently available antidepressants exhibit a latency of 2-4 weeks to induce a significant improvement of symptoms and around 45% of patients do not respond to these drugs. On the other hand, it has been recently shown that ketamine, a NMDA receptor antagonist, induces a rapid and sustained antidepressant effect in animals and patients. However, the use of this drug for depression treatment has several limitations and, thus, the understanding of the mechanisms underlying its antidepressant action could present a significant importance for the development of new and better therapeutic alternatives. These mechanisms appear to be more complex than the initial blockade of the NMDA receptor, since such blockade by MK-801, for example, reduces the immobility time of mice submitted the forced swimming test (FST) for up to 3 hours, without reproducing the sustained effects of ketamine. Therefore, the cascade of neurochemical events that are initiated after ketamine administration that culminate in the regulation of gene expression and syntehsis of proteins related to neuronal plasticity has been the focus of intense investigation. These genes, in turn, can be modulated by epigenetic mechanisms such as DNA methylation, a process performed by DNA methyltransferase (DNMTs), which has also shown a high relevance to the neurobiology of depression and its treatment. Based on that, the present study aimed at investigating the effects induced by ketamine and MK-801, at doses and treatment protocols that promote antidepressant-like effect in the FST, upon DNA methylation in brain structures of animals submitted or not to the forced swim stress. The first experimental protocols were designed for the analysis of acute and sustained drug-induced antidepressant-like effects: In rats, acute systemic administration of S(+)-Ketamine 10 mg/Kg or MK-801 0.025 mg/Kg 23 hours after the pretest session and 1 hour or 7 days before the test session of FST was investigated. Based on these protocols, the effects of stress (FST) and of treatment with NMDA receptor antagonists were investigated on global DNA methylation levels and DNMT3a and Dnmt3b expression in the rat frontal cortex, ventral and dorsal hippocampus. Both, stress and treatment, induced changes in DNA methylation and DNMT3 expression in some of the brain regions analised. In addition, treatment with MK-801 and ketamine seem to induce differential effects in some areas, which could also be associated with different effects that they present on antidepressant action.

Exposição a estressores incontroláveis leva a mudanças comportamentais e neuroquímicas, que têm sido associadas ao mau funcionamento da via Núcleo Mediano da Rafe (NMnR) Hipocampo Dorsal (HD). Estas mudanças comportamentais podem ser atenuadas por injeções intra hipocampais de NMDA ou de agonistas 5-HT1a. Ativação de receptores NMDA (NMDAr) aumentam os níveis de serotonina tanto no NMnR quanto no HD. Neste trabalho, nosso obejtivo foi analisar, em animais expostos ao Teste do nado forçado, se a ativação ou bloqueio dos receptores NMDA antes da exposição ao agente estressor ou 24 horas após essa exposição podem prevenir ou atenuar os efeitos do estresse. Ratos Wistar machos receberam duas injeções intra-NMnR de Salina (Sal), NMDA (1nmoles/0,2µL; agonista NMDAr) e/ou AP-7 (3nmoles/0,2µL; antagonista NMDAr) compondo os grupos experimentais: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP-7+Sal, AP-7+NMDA. As drogas foram administradas em dois grupos experimentais, antes da pré-exposição ao nado forçado ou 24 horas após a pré-exposição e antes do teste. Foram analisados o tempo de latência para o primeiro episódio de imobilidade e o tempo total de imobilidade. A análise dos resultados mostrou que a administração de AP-7 antes da pré-exposição ou antes do teste e a administração de NMDA antes do teste, atenuaram os efeitos comportamentais causados pelo estresse, mostrando o envolvimento desses receptores nos mecanismos de adaptação a eventos aversivo e também que o momento no qual ocorre a intervenção farmacológica influencia essa adaptação. / Exposure to uncontrollable stressors leads to behavioral and neurochemical changes, which has been associated to mal functioning of the Median Raphe Nucleus (MnRN)-Dorsal Hippocampus (DH) serotoninergic pathway. These deficits can be attenuated by intra-hippocampal injections of NMDA antagonists or 5-HT1a agonists. Activation of MnRN glutamatergic NMDA receptors (NMDAr) increases serotonin release in both MnRN and DH. We previously showed that MnRN injections of NMDA (NMDAr agonist) and/or AP7 (NMDAr antagonist) after pre-test attenuated total time spent immobile in the forced swim test (FST). In this study we used the forced swim test to investigated whether activation and/or blockade of MnRN NMDAr before exposure to swim stress or 24 hours after the exposure, could prevent the effects of this stressor. Rats with cannulas aimed to the MnRN received two intracerebral injections (0.2µl each) of Saline (Sal), AP7 (3nmols) and/or NMDA (1nmol)(5 min interval), administered as follows: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP7+Sal and AP7+NMDA. The animals were forced to swim for 15 min and 24 hrs later rats were re-exposed to FST One group received the treatment before exposure to stress and another group received it 24 hrs later, right before the test. Latency to display immobility and total time spent immobile were registered. After test, all animals were sacrificed under deep anesthesia, perfused and had their brains removed for histological analysis to confirm site of injection. Only animals who had their sites of injection confirmed were used in the analysis (ONEWAY ANOVA/Tukey test). Our data suggest that blockade of glutamatergic neurotransmission in the MnRN before exposure and 24 hrs later, and activation of this transmission 24 hrs later to stress prevents the behavioral consequences of forced swim stress.

Dans le cadre de la recherche d'antagonistes du NMDA, nous avons synthétisé une librairie de nouveaux composés dérivés du Selfotel (CGS 19755). Ces phosphonates aromatiques ont été obtenus par réaction de couplage croisé utilisant une catalyse au palladium (couplage d'Hirao). Leur hydrolyse a conduit aux acides phosphoniques correspondants. Dans une second temps, la série pipéridine a été obtenue par hydrogénation complète des motifs pyridiniques en utilisant de l'oxyde de platine comme catalyseur.Lors de l'analyse de ces composés, des propriétés spectroscopiques intéressantes en RMN ont été mises en évidence. Des monocristaux ont été obtenus sur certains des acides, ce qui a permis de confirmer leurs structures par diffraction des rayons X. Ces experiences ont clairement montré que l'hydrogénation du cycle aromatique est un processus de cis-hydrogénation.Les études biologiques préliminaires effectuées sur des cultures de neurones ont indiqué une activité certaine sur les récepteurs NMDA. Une partie d'entre eux agissait comme antagonistes du NMDA tandis que l'autre montrait des activités de neuroprotection. Des expériences complémentaires par un test de fluorescence, ont été mises en place. Dans ce contexte, les outils de génie génétique ont été utilisés pour créer une lignée cellulaire de mammifère exprimant de façon stable le récepteur NMDA. Toutefois, ces expériences n'ont pas conduit à des résultats permettant d'expliquer les résultats biologiques obtenus. / The library of novel compounds being derivatives of NMDA antagonists Selfotel (CGS 19755) was synthesized. The series of aromatic esters were obtained in palladium catalyzed cross-coupling reaction (Hirao coupling), followed by their hydrolysis and then the series of aliphatic acids was obtained upon their hydrogenation over PtO2. Majority of designed compounds have not been synthesized before. What is worth emphasizing, none of this compound was studied as potential NMDA receptor antagonist. During the analysis of compounds, interesting spectroscopic properties were observed as well as few of compounds were obtained as monocrystals, which enabled to obtain their crystal structures. Crystal structures of aliphatic acids unequivocally identified that hydrogenation of aromatic ring is a cis process and yields predominantly only one diastereomeric mixture.Initial biological studies performed on cultures of neurons indicated that the compounds posses activity towards NMDA receptors – part of them acting as antagonists and part as protectants or facilitators.More advanced investigation of biological activity by means of fluorescence screening assay, was planned to be performed. Consequently, genetic engineering tools were used in order to create mammalian cell line stably expressing NMDA receptor what would allow to perform these studies. However, these experiments were not successful. Therefore, further investigation should be performed in order to confirm the obtained biological results.