O projeto de pesquisa que deu origem a esta Dissertação de Mestrado foi desenvolvido em caráter colaborativo entre o Departamento de Bioquímica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Psiquiatria e Medicina Legal da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Serviço de Psiquiatria do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. O Protocolo deste estudo foi aprovado, em março de 1999 sob o número 99027, pelas Comissões Científica e de Pesquisa e Ética em Saúde, reconhecida pela CONEP como Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

A S100B é uma proteína neurotrófica ligante de cálcio sintetizada e secretada por astrócitos desempenhando funções intra e extracelulares. Estudos anteriores em nosso laboratório demonstraram que a S100B, quando infundida exogenamente no hipocampo dorsal de ratos, imediatamente após o treino na tarefa de Esquiva Inibitória, facilita a consolidação dessa memória aversiva (Mello e Souza et al., 2000). É sabido que, para que ocorram as modificações permanentes necessárias para a consolidação da memória de longa duração decorrentes de um novo aprendizado, diversos processos plásticos ocorrem no nível celular, envolvendo, por exemplo, modificações bioquímicas, entre elas, a síntese protéica. Este trabalho tem como objetivo tentar compreender o mecanismo pelo qual a proteína S100B, quando administrada no hipocampo dorsal de ratos, afeta a consolidação e a evocação de uma memória aversiva (esquiva inibitória). Para tanto, infundimos a proteína pré-teste no hipocampo dorsal de ratos, em diferentes concentrações, e verificamos seus efeitos sobre a retenção da memória daquela tarefa aversiva. Também estudamos o possível papel da síntese protéica na mediação do efeito facilitatório pós-treino já descrito, empregando um inibidor da síntese de ARN, o DRB: com a infusão de DRB em concentração sem efeito comportamental próprio, tentamos reverter o efeito facilitatório da S100B infundida imediatamente após o treino. Para saber em qual das duas fases da síntese protéica, infundimos o DRB tanto imediatamente quanto 2 h pós-treino. A S100B não teve qualquer efeito na evocação (pré-teste), apenas na consolidação (imediatamente pós-treino), sendo este efeito revertido pelo DRB infundido tanto concomitantemente (primeira fase) quanto 2 h após o treino (segunda fase da síntese protéica) na tarefa de esquiva inibitória. Nossos resultados apóiam a hipótese de mediação da ação facilitatória da S100B com base nos processos de síntese protéica, em suas duas etapas, possivelmente um ingrediente necessário à construção de um engrama de memória estável como se espera de uma memória de longa duração.

A proteína S100B cerebral que tem sido utilizada como um marcador periférico de danos no sistema nervoso central (SNC). Entretanto, estudos recentes demonstraram que a S100B também aumenta após o exercício físico, embora o significado desse aumento ainda não esteja bem claro. Apesar de ser liberada principalmente por astrócitos no sistema nervoso central, fontes de produção extra cerebral de S100B durante o exercício podem estar implicadas no aumento sérico desta proteína. Assim, trabalhos propõem que o aumento da S100B após o exercício estaria relacionado à secreção ativa por adipócitos e músculos lesados. O objetivo desse estudo foi investigar os níveis sangüíneos de S100B em exercícios com impacto e sem impacto, determinando assim a relação entre os níveis séricos de S100B e marcadores considerados tradicionais de lesão muscular. MATERIAL E MÉTODOS: Participaram desse estudo 13 triatletas do sexo masculino com idade média de 33,9 ± 6,0 anos, massa corporal de 74,7 ± 6,8 kg, estatura de 177 ± 0,1 cm e gordura corporal de 11,1 ± 4,7%. Nas quatro visitas ao laboratório, eles foram submetidos a: a) anamnese; b) realizaram avaliação antropométrica; c) foram submetidos a dois testes progressivos para medida de consumo máximo de oxigênio e determinação dos limiares ventilatórios em esteira e bicicleta; e d) realizaram 2 protocolos contínuos de quarenta (40) minutos de duração em intensidade de 2o limiar ventilatório. Esses protocolos consistiram de exercício em esteira, sem inclinação e em bicicleta, utilizando a própria bicicleta do atleta acoplada a um ciclo-simulador. Durante cada protocolo foram retiradas três amostras de sangue, sendo uma em repouso, outra após o término do teste e a terceira uma hora após o término do teste. As amostras foram analisadas para S100B, creatinaquinase, mioglobina, TGO, prolactina e proteína C-reativa. RESULTADOS: Os testes foram realizados a uma intensidade de 72% ± 0,05 (esteira) e 69% ± 0,05 (bicicleta) do VO2 max. Não houve diferença significativa entre os valores basais para todas as variáveis bioquímicas avaliadas em esteira e bicicleta. As seguintes variáveis apresentaram aumento significativo imediatamente após o teste em esteira: S100B (p < 0,05), CK (p = 0,0001), Mb (p=0,0001), TGO (p=0,0001) e prolactina (p=0,0001). Para o teste em bicicleta apresentaram diferença imediatamente após: CK (p=0,0001), TGO (p=0,0001) e prolactina (p=0,001). Verificou-se valores mais elevados (p<0,05) imediatamente após no protocolo esteira para S100B, CK, Mb, TGO e prolactina quando comparando ao protocolo em bicicleta. Houve uma correlação significativa entre S100B e mioglobina após para esteira (r= 0,588) e bicicleta (r= 0,619). CONCLUSÃO: os achados do presente estudo apontam para uma possível fonte extra-cerebral contribuindo para o aumento de S100B após exercício. Em esteira houve maior dano muscular, acompanhado de aumento na S100B, o que não ocorreu após exercício em bicicleta. Além disso, foi encontrada uma correlação significativa entre S100B e mioglobina após o teste, indicando que o dano muscular deve ser considerado com um fator contribuinte para o aumento de S100B observado após alguns tipos de exercício. / The cerebral S100B protein has been used as a peripheral marker of central nervous system injuries. However, recent studies have shown that S100B protein also increases after physical exercise, yet these increases are not completely understood. Although S100B is primarily secreted by astrocytes in the central nervous system, maybe some extracerebral sources are implicated in S100B’s serum elevations during exercise. Moreover, some authors have proposed that S100B increase during exercise is related to active secretion by adipocytes and skeletal muscle. This study aimed to investigate serum S100B levels in impact and non-impact exercises, establishing a relationship among S100B and traditional blood markers for muscle damage. METHODS: 13 male triathletes participated in this study. They presented (mean±SD) age= 33,9 ± 6,0 years, body mass= 74,7±6,8 kg, height = 177 ±0,1 cm and body fat = 11,1±4,7%. In the 4 visits they made to the laboratory, they went through: a) an anamnesis; b) anthropometrical evaluation; c) two incremental tests (treadmill and bicycle) for VO2max and anaerobic threshold determination; d) two sub maximal exercise protocols lasting 40 minutes each at anaerobic threshold intensity. These protocols consisted of treadmill exercise with no inclination and bicycle, using the athlete’s own bicycle with a cycle-simulator. During each protocol, 3 blood samples were taken: before, immediately after, and 1 hour after exercise. The samples were analyzed for S100B, creatine kinase, myoglobin, AST, prolactin and C-reactive protein. RESULTS: The tests were performed at a VO2max intensity of 72% ± 0,05 (treadmill) e 69% ± 0,05 (bicycle). There was no significant difference for all resting biochemical variables analyzed between treadmill and bicycle. The following variables showed a significant increase after the treadmill protocol: S100B (p < 0,05), CK (p = 0,0001), Mb (p=0,0001), AST (p=0,0001) and prolactin (p=0,0001). In the bicycle test CK (p=0,0001), AST(p=0,0001) and prolactin (p=0,001) showed increases immediately after. The S100B, CK, Mb, AST and prolactin immediately after serum values were statistically higher in treadmill than in bicycle. There was a significant correlation between S100B and myoglobin after treadmill (r= 0,588) and bicycle (r= 0,619). CONCLUSION: The findings in this study point towards a possible extra cerebral source contributing to S100B’s elevation after exercise. Treadmill exercise had higher muscle damage, accompanied by S100B increase which didn’t happen in the bicycle exercise. Moreover, there was a significant correlation between after exercise’s S100B and myoglobin, indicating that muscle damage must be considered as a factor for S100B increase during exercise.

O metabolismo cerebral é altamente dependente da glicose, que é derivada a partir da circulação sanguínea e metabolizada pelos astrócitos e outras células neuronais, através de várias vias. A captação da glicose no cérebro não envolve transportadores de glicose insulino-dependentes; no entanto, esse hormônio afeta o fluxo de glicose do cérebro. Alterações nos níveis de S100B (uma proteína derivada de astrócitos) no líquido cefalorraquidiano têm sido associados a alterações no metabolismo da glicose; no entanto, não há evidência que a insulina modula o metabolismo da glicose e a secreção de S100B. Investigamos então o efeito da S100B no metabolismo da glicose, medindo a incorporação de 3H-glicose em dois modelos, em células de glioma C6 e fatias hipocampais agudas, investigando o efeito da insulina sobre a secreção de S100B. Os nossos resultados mostram que: (a) a S100B em níveis fisiológicos diminui a captação de glicose, através da via do receptor multiligante RAGE e através da ativação da via de sinalização da proteína-quinase / ERK, e que (b) insulina estimulada a secreção de S100B via sinalização de PI3K. Os nossos resultados indicam a existência de uma relação insulina-S100B na modulação de glicose no tecido cerebral, o que pode melhorar a nossa compreensão sobre o metabolismo da glicose em várias condições, tais como a cetose, demência induzida por estreptozotocina e exposição farmacológica aos antipsicóticos, onde as mudanças de sinalização da insulina e extracelular celular de S100 foram relatados. / Brain metabolism is highly dependent on glucose, which is derived from the blood circulation and metabolized by the astrocytes and other neural cells via several pathways. Glucose uptake in the brain does not involve insulin-dependent glucose transporters; however, this hormone does affect the brain’s glucose in flux. Changes in cerebrospinal fluid levels of S100B (an astrocyte-derived protein) have been associated with alterations in glucose metabolism; however, there is no evidence as to whether insulin modulates glucose metabolism and S100B secretion. Herein we investigated the effect of S100B on glucose metabolism, measuring 3H-glucose incorporation in two preparations, C6 glioma cells and acute hippocampal slices, and we also investigated the effect of insulin on S100B secretion. Our results showed that: (a) S100B at physiological levels decreases glucose uptake, through via the multiligand receptor RAGE and mitogen-activated protein kinase/ERK signaling, and that (b) insulin stimulated S100B secretion via PI3K signaling. Our findings indicate the existence of insulin-S100B modulated glucose utilization in the brain tissue, and may improved our understanding of glucose metabolism in several conditions such as ketosis, streptozotocin-induced dementia and pharmacological exposure to antipsychotics, where changes of insulin signaling and extracellular cellular of S100 have been reported.

A proteína S100B cerebral que tem sido utilizada como um marcador periférico de danos no sistema nervoso central (SNC). Entretanto, estudos recentes demonstraram que a S100B também aumenta após o exercício físico, embora o significado desse aumento ainda não esteja bem claro. Apesar de ser liberada principalmente por astrócitos no sistema nervoso central, fontes de produção extra cerebral de S100B durante o exercício podem estar implicadas no aumento sérico desta proteína. Assim, trabalhos propõem que o aumento da S100B após o exercício estaria relacionado à secreção ativa por adipócitos e músculos lesados. O objetivo desse estudo foi investigar os níveis sangüíneos de S100B em exercícios com impacto e sem impacto, determinando assim a relação entre os níveis séricos de S100B e marcadores considerados tradicionais de lesão muscular. MATERIAL E MÉTODOS: Participaram desse estudo 13 triatletas do sexo masculino com idade média de 33,9 ± 6,0 anos, massa corporal de 74,7 ± 6,8 kg, estatura de 177 ± 0,1 cm e gordura corporal de 11,1 ± 4,7%. Nas quatro visitas ao laboratório, eles foram submetidos a: a) anamnese; b) realizaram avaliação antropométrica; c) foram submetidos a dois testes progressivos para medida de consumo máximo de oxigênio e determinação dos limiares ventilatórios em esteira e bicicleta; e d) realizaram 2 protocolos contínuos de quarenta (40) minutos de duração em intensidade de 2o limiar ventilatório. Esses protocolos consistiram de exercício em esteira, sem inclinação e em bicicleta, utilizando a própria bicicleta do atleta acoplada a um ciclo-simulador. Durante cada protocolo foram retiradas três amostras de sangue, sendo uma em repouso, outra após o término do teste e a terceira uma hora após o término do teste. As amostras foram analisadas para S100B, creatinaquinase, mioglobina, TGO, prolactina e proteína C-reativa. RESULTADOS: Os testes foram realizados a uma intensidade de 72% ± 0,05 (esteira) e 69% ± 0,05 (bicicleta) do VO2 max. Não houve diferença significativa entre os valores basais para todas as variáveis bioquímicas avaliadas em esteira e bicicleta. As seguintes variáveis apresentaram aumento significativo imediatamente após o teste em esteira: S100B (p < 0,05), CK (p = 0,0001), Mb (p=0,0001), TGO (p=0,0001) e prolactina (p=0,0001). Para o teste em bicicleta apresentaram diferença imediatamente após: CK (p=0,0001), TGO (p=0,0001) e prolactina (p=0,001). Verificou-se valores mais elevados (p<0,05) imediatamente após no protocolo esteira para S100B, CK, Mb, TGO e prolactina quando comparando ao protocolo em bicicleta. Houve uma correlação significativa entre S100B e mioglobina após para esteira (r= 0,588) e bicicleta (r= 0,619). CONCLUSÃO: os achados do presente estudo apontam para uma possível fonte extra-cerebral contribuindo para o aumento de S100B após exercício. Em esteira houve maior dano muscular, acompanhado de aumento na S100B, o que não ocorreu após exercício em bicicleta. Além disso, foi encontrada uma correlação significativa entre S100B e mioglobina após o teste, indicando que o dano muscular deve ser considerado com um fator contribuinte para o aumento de S100B observado após alguns tipos de exercício. / The cerebral S100B protein has been used as a peripheral marker of central nervous system injuries. However, recent studies have shown that S100B protein also increases after physical exercise, yet these increases are not completely understood. Although S100B is primarily secreted by astrocytes in the central nervous system, maybe some extracerebral sources are implicated in S100B’s serum elevations during exercise. Moreover, some authors have proposed that S100B increase during exercise is related to active secretion by adipocytes and skeletal muscle. This study aimed to investigate serum S100B levels in impact and non-impact exercises, establishing a relationship among S100B and traditional blood markers for muscle damage. METHODS: 13 male triathletes participated in this study. They presented (mean±SD) age= 33,9 ± 6,0 years, body mass= 74,7±6,8 kg, height = 177 ±0,1 cm and body fat = 11,1±4,7%. In the 4 visits they made to the laboratory, they went through: a) an anamnesis; b) anthropometrical evaluation; c) two incremental tests (treadmill and bicycle) for VO2max and anaerobic threshold determination; d) two sub maximal exercise protocols lasting 40 minutes each at anaerobic threshold intensity. These protocols consisted of treadmill exercise with no inclination and bicycle, using the athlete’s own bicycle with a cycle-simulator. During each protocol, 3 blood samples were taken: before, immediately after, and 1 hour after exercise. The samples were analyzed for S100B, creatine kinase, myoglobin, AST, prolactin and C-reactive protein. RESULTS: The tests were performed at a VO2max intensity of 72% ± 0,05 (treadmill) e 69% ± 0,05 (bicycle). There was no significant difference for all resting biochemical variables analyzed between treadmill and bicycle. The following variables showed a significant increase after the treadmill protocol: S100B (p < 0,05), CK (p = 0,0001), Mb (p=0,0001), AST (p=0,0001) and prolactin (p=0,0001). In the bicycle test CK (p=0,0001), AST(p=0,0001) and prolactin (p=0,001) showed increases immediately after. The S100B, CK, Mb, AST and prolactin immediately after serum values were statistically higher in treadmill than in bicycle. There was a significant correlation between S100B and myoglobin after treadmill (r= 0,588) and bicycle (r= 0,619). CONCLUSION: The findings in this study point towards a possible extra cerebral source contributing to S100B’s elevation after exercise. Treadmill exercise had higher muscle damage, accompanied by S100B increase which didn’t happen in the bicycle exercise. Moreover, there was a significant correlation between after exercise’s S100B and myoglobin, indicating that muscle damage must be considered as a factor for S100B increase during exercise.

O metabolismo cerebral é altamente dependente da glicose, que é derivada a partir da circulação sanguínea e metabolizada pelos astrócitos e outras células neuronais, através de várias vias. A captação da glicose no cérebro não envolve transportadores de glicose insulino-dependentes; no entanto, esse hormônio afeta o fluxo de glicose do cérebro. Alterações nos níveis de S100B (uma proteína derivada de astrócitos) no líquido cefalorraquidiano têm sido associados a alterações no metabolismo da glicose; no entanto, não há evidência que a insulina modula o metabolismo da glicose e a secreção de S100B. Investigamos então o efeito da S100B no metabolismo da glicose, medindo a incorporação de 3H-glicose em dois modelos, em células de glioma C6 e fatias hipocampais agudas, investigando o efeito da insulina sobre a secreção de S100B. Os nossos resultados mostram que: (a) a S100B em níveis fisiológicos diminui a captação de glicose, através da via do receptor multiligante RAGE e através da ativação da via de sinalização da proteína-quinase / ERK, e que (b) insulina estimulada a secreção de S100B via sinalização de PI3K. Os nossos resultados indicam a existência de uma relação insulina-S100B na modulação de glicose no tecido cerebral, o que pode melhorar a nossa compreensão sobre o metabolismo da glicose em várias condições, tais como a cetose, demência induzida por estreptozotocina e exposição farmacológica aos antipsicóticos, onde as mudanças de sinalização da insulina e extracelular celular de S100 foram relatados. / Brain metabolism is highly dependent on glucose, which is derived from the blood circulation and metabolized by the astrocytes and other neural cells via several pathways. Glucose uptake in the brain does not involve insulin-dependent glucose transporters; however, this hormone does affect the brain’s glucose in flux. Changes in cerebrospinal fluid levels of S100B (an astrocyte-derived protein) have been associated with alterations in glucose metabolism; however, there is no evidence as to whether insulin modulates glucose metabolism and S100B secretion. Herein we investigated the effect of S100B on glucose metabolism, measuring 3H-glucose incorporation in two preparations, C6 glioma cells and acute hippocampal slices, and we also investigated the effect of insulin on S100B secretion. Our results showed that: (a) S100B at physiological levels decreases glucose uptake, through via the multiligand receptor RAGE and mitogen-activated protein kinase/ERK signaling, and that (b) insulin stimulated S100B secretion via PI3K signaling. Our findings indicate the existence of insulin-S100B modulated glucose utilization in the brain tissue, and may improved our understanding of glucose metabolism in several conditions such as ketosis, streptozotocin-induced dementia and pharmacological exposure to antipsychotics, where changes of insulin signaling and extracellular cellular of S100 have been reported.

A S100B é uma proteína neurotrófica ligante de cálcio sintetizada e secretada por astrócitos desempenhando funções intra e extracelulares. Estudos anteriores em nosso laboratório demonstraram que a S100B, quando infundida exogenamente no hipocampo dorsal de ratos, imediatamente após o treino na tarefa de Esquiva Inibitória, facilita a consolidação dessa memória aversiva (Mello e Souza et al., 2000). É sabido que, para que ocorram as modificações permanentes necessárias para a consolidação da memória de longa duração decorrentes de um novo aprendizado, diversos processos plásticos ocorrem no nível celular, envolvendo, por exemplo, modificações bioquímicas, entre elas, a síntese protéica. Este trabalho tem como objetivo tentar compreender o mecanismo pelo qual a proteína S100B, quando administrada no hipocampo dorsal de ratos, afeta a consolidação e a evocação de uma memória aversiva (esquiva inibitória). Para tanto, infundimos a proteína pré-teste no hipocampo dorsal de ratos, em diferentes concentrações, e verificamos seus efeitos sobre a retenção da memória daquela tarefa aversiva. Também estudamos o possível papel da síntese protéica na mediação do efeito facilitatório pós-treino já descrito, empregando um inibidor da síntese de ARN, o DRB: com a infusão de DRB em concentração sem efeito comportamental próprio, tentamos reverter o efeito facilitatório da S100B infundida imediatamente após o treino. Para saber em qual das duas fases da síntese protéica, infundimos o DRB tanto imediatamente quanto 2 h pós-treino. A S100B não teve qualquer efeito na evocação (pré-teste), apenas na consolidação (imediatamente pós-treino), sendo este efeito revertido pelo DRB infundido tanto concomitantemente (primeira fase) quanto 2 h após o treino (segunda fase da síntese protéica) na tarefa de esquiva inibitória. Nossos resultados apóiam a hipótese de mediação da ação facilitatória da S100B com base nos processos de síntese protéica, em suas duas etapas, possivelmente um ingrediente necessário à construção de um engrama de memória estável como se espera de uma memória de longa duração.

Embora a inflamação seja um processo de defesa fisiológica, neuroinflamação desequilibrada tem sido associada com a fisiopatologia de doenças do SNC. Além disso, a exposição pré-natal à infecção bacteriana e/ou viral tem sido implicada em vários estudos como um importante fator ambiental capaz de afetar prejudicialmente o neurodesenvolvimento, aumentando assim o risco de esquizofrenia. Resposta imune materna, em vez de infecção direta do feto, poderia ser responsável pelo desenvolvimento da doença. Glia ativada libera uma variedade de citocinas pró-inflamatórias que contribuem para a disfunção neuronal. Além disso, as alterações de marcadores astrogliais parecem estar intimamente relacionadas à patologia da esquizofrenia, por exemplo, níveis elevados de S100B, uma proteína derivada da glia, foram observados no soro e LCR de pacientes com esquizofrenia. Nesta tese avaliou-se se a secreção de S100B (em células de glioma C6 e fatias de hipocampo de ratos Wistar) poderia ser diretamente modulada por citocinas inflamatórias alteradas na esquizofrenia, assim como o possível envolvimento da via da proteína cinase ativada por mítógeno (MAPK) nestas respostas. Os efeitos dos antipsicóticos típicos e atípicos na secreção de S100B induzida por citocinas foram analisadas. Nós também avaliamos se a administração de LPS em ratas prenhas no final da gestação afeta alguns aspectos comportamentais da prole em sua vida adulta, e investigamos os efeitos deste tratamento sobre parâmetros gliais usando preparação ex vivo dos descendentes, além de observar se o tratamento pré-natal afeta marcadores gliais (S100B e GFAP) da prole adulta. Usamos a prole aos 30 e 60 dias para avaliar as diferenças entre os ratos jovens e adultos e também investigar a existência de diferenças entre os descendentes do sexo masculino e feminino. Avaliamos também os parâmetros de estresse oxidativo NO e GSH. Nós observamos que secreção de S100B foi aumentada pelas citocinas pró-inflamatórias (IL-1, TNF-, IL-6 e IL-8) em glioma C6 e em fatias hipocampais através da via MAPK, e estresse oxidativo pode ser um componente desta modulação. Além disso, IL-6 foi capaz de induzir um aumento no conteúdo de S100B e GFAP em glioma C6 e os antipsicóticos, haloperidol e risperidona, foram capazes de inibir a secreção de S100B estimulada por IL-6. Observamos também que o modelo de alteração imune maternal provocou alterações comportamentais na prole adulta, especialmente no comportamento social dos ratos afetados, além de modificar o padrão de secreção da proteína S100B e da captação de glutamato em fatias ex vivo da prole adulta. Constatamos que conteúdo de glutationa e NO são modificados de forma dependente de idade/gênero. Foi observada também uma pronunciada astrogliose particularmente hipocampal, com GFAP apresentando-se aumentada em ratos juvenis e adultos enquanto que conteúdo de S100B apresentou diminuição na prole juvenil e aumento em ratos adultos em resposta a exposição imune maternal. Aparentemente, infecção pré-natal parece levar a anormalidades comportamentais e neuroquímicas, incluindo modificação de marcadores gliais, na vida pós-natal, possivelmente via citocinas. / Although inflammation may be a physiological defense process, imbalanced neuroinflammation has been associated with the pathophysiology of brain disorders. Furthermore, prenatal exposure to bacterial and viral infection has been implicated by several studies indicating that such exposure is an important environmental factor out that may detrimentally affect neurodevelopment, increasing the risk of schizophrenia. Maternal immune response, rather than direct infection of the fetus, could be responsible for disease development. Activated glia releases a variety of pro-inflammatory cytokines that contribute to neuronal dysfunction. Moreover, changes in astrogliais markers seem to be closely related pathology of schizophrenia, for example, elevated levels of S100B, a glia derived protein, have been observed in the serum and CSF of schizophrenic patients. We evaluated whether S100B secretion (in C6 glioma cells and hippocampal slices in Wistar rats) could be directly modulated by the main inflammatory cytokines altered in schizophrenia, as well as the possible involvement of mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways in these responses. The effects of typical and atypical antipsychotic drugs on glial cytokine-induced S100B release were analyzing. We also evaluated whether administration of LPS to rats dams in late gestation affects some aspects of the offspring behavior in their adult life, and investigated the effects of this treatment on glial parameters using ex vivo preparation of offsprings, and whether it affects astroglial markers (S100B and GFAP) of the offspring in later life. We used the offspring at 30 and 60 days to evaluate the differences between juvenile and adult rats and also investigate the existence of differences between male and female offspring. We also investigated the oxidative stress parameters NO and GSH. We observed that S100B secretion was increased by the pro-inflammatory cytokines (IL-1 , TNF-, IL-6 and IL-8) in C6 glioma and in hippocampal slices via the MAPK, and oxidative stress may be a component this modulation. Furthermore, IL-6 was capable of inducing an increase in content GFAP and S100B in C6 glioma and antipsychotic, haloperidol and risperidone have been capable of inhibiting S100B secretion stimulated by IL-6. We also note that the model of maternal immune changes caused behavioral changes in the adult offspring, especially in the social behavior of rat affected and modified the pattern of secretion of S100B protein and glutamate uptake in ex vivo slices of adult offspring. We found that content of glutathione and NO are modified so age / gender dependent. There was also a pronounced hippocampal astrogliosis, with GFAP presenting increased in juvenile and adult rats while S100B content was reduced in juvenile and increased in adult offspring rats in response to exposure to maternal immune. Apparently, prenatal infection appears to lead to behavioral and neurochemical abnormalities, including modification of glial markers in the postnatal life, possibly via cytokines.

Convulsões prolongadas, status epilepticus (SE), durante o desenvolvimento cerebral podem afetar a estrutura e a função neuronal, levando a morte celular e alterações comportamentais na idade adulta. Nesta tese, investigamos os efeitos neuroquímicos e comportamentais, a curto e longo prazo, do SE induzido por LiCl-pilocarpina em animais jovens. O SE induzido por LiCl-pilocarpina reduz em 50% a atividade da Na+/K+ ATPase 1,5 h após a indução do insulto. Doze e vinte e quatro horas após a administração de pilocarpina, a atividade da Na+/K+ ATPase retornou aos níveis do controle. A diminuição da atividade da Na+/K+ ATPase foi acompanhada por uma diminuição significativa na captação de glutamato em concentrações fisiológicas (1 μM). No entanto, em concentrações elevadas (100 μM) não observou-se alteração da captação de glutamato. Nos animais tratados com LiCl-pilocarpina observou-se uma diminuição dos níveis de fosforilação das proteínas PKB e GKS-3β de 35,84% e 38,79%, respectivamente, 1,5 h após a indução do SE na região CA1 do hipocampo. No entanto, 24 h após a indução do SE, a fosforilação da PKB e GKS-3β retornaram aos níveis do controle. No giro denteado, observou-se uma redução de aproximadamente 30% nos níveis de fosforilação tanto da PKB e GKS-3β em 1,5 e 24 h após a indução do SE. Um elevado número de neurônios em degeneração foi observado 24 h após a indução do SE nas regiões CA1 e hilo do hipocampo. Na idade adulta, os animais tratados com LiCl-pilocapina apresentaram um severo déficit de memória-aprendizado na tarefa de esquiva inibitória, sendo que os animais que apresentaram menor latência para descida da plataforma apresentaram um maior escore para brotamento de fibras musgosas no hipocampo. No teste do claro-escuro, os animais submetidos ao SE retornaram menos e permaneceram menos tempo no compartimento claro quando comparados aos animais controles. Além disso, os animais tratados com LiCl-pilocarpina apresentaram elevados níveis da proteína S100B no líquor, bem como apresentaram uma correlação positiva entre o escore para brotamento de fibras musgosas e o imunoconteúdo de GFAP na região CA1. Portanto, nossos resultados mostraram que o SE induzido por LiCl-pilocarpina diminui a atividade da Na+/K+ ATPase, bem como a captação de glutamato em hipocampo 1,5 h após a indução do insulto. Estes efeitos foram acompanhados por uma diminuição da fosforilação das proteínas PKB e GKS-3β nas regiões CA1 e giro denteado, os quais podem estar relacionados com a morte neuronal observada 24 h após a indução do SE. Além disso, na idade adulta, o SE induzido aos 14 dias pós-natal induziu alterações no processo de memória-aprendizado e no comportamento emocional. As alterações comportamentais parecem estar relacionadas ao brotamento de fibras musgosas, visto que os animais que apresentaram déficit de memória na tarefa de esquiva inibitória e elevados níveis de ansiedade no teste claro-escuro apresentaram maior escore para brotamento de fibras musgosas no hipocampo. Além disso, os animais tratados com LiCl-pilocarpina apresentaram elevados níveis da proteína S100B no líquor bem como uma correlação positiva entre o imunoconteúdo de GFAP na região CA1 e o escore para brotamento de fibras musgosas, sugerindo uma resposta glial ao dano neuronal. Estes dados indicam que o status epilepticus induzido em períodos iniciais do desenvolvimento cerebral é danoso ao sistema nervoso central, alterando sua maturação e levando a alteração neuroquímicas, morfológicas e comportamentais na idade adulta. / Prolonged seizure activity, i.e. status epilepticus (SE), or repeated, brief seizures affect neuronal structure and function in the developing nervous system leading to neuronal death and behavioral impairment at adulthood. In this study, we investigated the short- and long-term effects of early-life LiCl-pilocarpine-induced SE on neurochemical and behavioral parameters. LiClpilocarpine- induced SE decreased Na+/K+ ATPase activity by 42% in hippocampal plasma membranes 1.5 h after SE induction when compared with control group. However, at 12 and 24 h after SE induction the activity of pump returned to control levels. At physiologic concentration of glutamate (1 μM), LiCl-pilocarpine treated animals showed decreased levels of glutamate uptake 1.5 h after SE induction. However, LiCl-pilocarpine-induced SE did not alter the glutamate uptake 12 and 24 h after SE induction. At higher concentration of extracellular glutamate (100 μM), no alterations were observed in glutamate uptake between control and LiCl-pilocarpine-induced SE groups in all times tested. LiCl-pilocarpine-induced SE decreased the phosphorylation of PKB by 35.84% and GSK-3β by 38.79% 1.5 h after SE induction in CA1 subfield. However, 24 h after LiCl-pilocarpine-induced SE the phosphorylation of PKB and GSK-3β returned to control levels. At dentate gyrus, the phosphorylation of PKB was reduced by 35.18% and 31.19% at 1.5 and 24 h after SE induction, respectively. GSK-3β phosphorylation was reduced by 38.05% and 33.12% at 1.5 and 24 h, respectively, after LiCl-pilocarpine administration. Twenty four h after SE, it was observed an increased number of degenerating neurons in the CA1 subfield and in the hilus. At adulthood, SE group presented an aversive memory deficit in an inhibitory avoidance task and the animals that presented lower latency to the step down showed a higher score for mossy fiber sprouting. In the light-dark exploration task, SE rats returned less and spent less time in the light compartment and present an increased number of risk assessment behavior (RA). There was a negative correlation between the time spent in the light compartment and the score for mossy fiber sprouting and a positive correlation between score for mossy fiber sprouting and number of RA. LiCl-pilocarpine-treated animals showed higher levels of S100B immunocontent in the CSF as well as a positive correlation between the score for sprouting and the GFAP immunocontent in the CA1 subfield, suggesting an astrocytic response to neuronal injury. Our results showed that early-life LiCl-pilocapine-induced SE reduce hippocampal Na+/K+ ATPase as well as glutamate uptake 1.5 h after SE induction. These effects were accompanied by a reduced phosphorylation of Akt and GSK- 3β at CA1 and dentate gyrus, which may be related to neuronal death observed 24 h after SE induction. Moreover, at adulthood the animals submitted to LiCl-pilocapine induced SE displayed memory impairment and increased anxiety-like behavior. The behavioral alterations appear to be associated with the mossy fiber sprouting, since the animals that presented impairment in the performance of inhibitory avoidance task and higher levels of anxiety in adulthood showed higher scores for mossy fiber sprouting in the hippocampus. Moreover, LiCl-pilocarpine-treated animals showed higher levels of S100B immunocontent in the CSF as well as a positive correlation between the score for mossy fiber sprouting and the GFAP immunocontent in the CA1 subfield, suggesting an astrocytic response to neuronal injury. These data indicate that LiCl-pilocarpine-induced SE early in life might harmfully affect brain maturation, leading to behavioral, morphological and neurochemical alterations in adulthood.

A amônia é uma neurotoxina implicada em desordens metabólicas cerebrais associadas com hiperamonemia. A neurotoxicidade aguda da amônia pode ser mediada por mecanismos excitotóxicos envolvendo o sistema glutamatérgico, incluindo a ativação do receptor NMDA e o subsequente aumento na concentração de Ca2+. O estresse oxidativo está relacionado à neurotoxicidade da amônia e o óxido nítrico parece estar envolvido nesta condição. Os astrócitos desempenham um papel essencial na proteção dos neurônios contra excitotoxicidade por captar o excesso de amônia e glutamato e convertê-los em glutamina, usando a enzima glutamina sintetase, e também protegendo contra o estresse oxidativo. A proteína S100B, particularmente a S100B extracelular, é usada como parâmetro de ativação ou comprometimento em várias situações de dano cerebral, incluindo hiperamonemia. Antioxidantes, como o resveratrol, apresentam muitos efeitos biológicos, incluindo a modulação de parâmetros gliais como a captação de glutamato, a atividade da glutamina sintetase e a secreção de S100B. Neste estudo, foi investigado o efeito de antioxidantes sobre a secreção de S100B induzida pela amônia em células astrogliais. O resveratrol foi capaz de prevenir o aiumento da secreção de S100B, após 24 h de exposição à amônia, provavelmente via inibição de óxido nítrico e proteína cinase A (PKA). Então, o resveratrol pode ser um possível agente protetor contra a neurotoxicidade induzida pela amônia. / Ammonia is a neurotoxin implicated in brain metabolic disorders associated with hyperammonemia. Acute ammonia neurotoxicity can be mediated by excitotoxic mechanism involving glutamatergic system, including NMDA receptor activation and subsequent increase in intracellular Ca2+ concentration. Oxidative stress is related to ammonia neurotoxicity and nitric oxide can be involved in this condition. Astrocytes play an essential role in protecting neurons against excitotoxicity uptake excess ammonia and glutamate and converting it into glutamine, using enzyme glutamine synthetase and also protected against oxidative stress. S100B protein, particularly extracellular S100B, is used as a parameter of glial activation or commitment in several situations of brain injury, including hyperammonemia. Antioxidants, such as resveratrol, showed many biological effects, including modulation of glial parameters as glutamate uptake, glutamine synthetase activity and S100B secretion. In this study, we investigated the effect of antioxidants on S100B secretion induced by ammonia in astroglial cells. Resveratrol was able to prevent the increase of S100B secretion, after 24 h ammonia exposure, probably via nitric oxide and protein kinase A (PKA) inhibition. Then, resveratrol may be a possible protective agent against neurotoxicity induced by ammonia.