Endometrial adenocarcinoma (EAC) is the most frequently diagnosed gynecological cancer of the female genital tract in the Western world. Research studies in EC is difficult to conduct on human tumor samples due to the complex nature of tumor arousal and genetic heterogeneousness in the human population. Therefore, inbred animal models can be promising tools to use in EC research due to similar histopathology and pathogenesis as humans. Studies performed on MAP2K1 and CCND1 has shown that their altered expression play a crucial role in carcinogenesis. CCND1 has been demonstrated to have oncogenic properties when overexpressed in human neoplasias. The aim of this study is to investigate gene expression levels of MAP2K1 and CCND1 in BDII rat model of endometrial adenocarcinoma cells. Quantitative real-time PCR was used to analyze expression levels of MAP2K1 and CCND1 genes in BDII/Han rat model of endometrial cancer cells using TaqMan approach. The differences in gene expression levels of MAP2K1 and CCND1 between pathologically EAC malignant and nonmalignant cells showed an upregulation of MAP2K1 and CCND1 in EAC malignant cells. The analyzed data presented observable mean differences between MAP2K1 and CCND1 in several endometrial cell lines that were examined. Although no statistical significance was reached, an alteration in gene expression levels in malignant and nonmalignant endometrial cells could be observed. Furthermore, this present study shows observable upregulation of MAP2K1 and CCND1 in endometrial carcinoma cells vs. nonmalignant endometrium cells and encourages further investigation of the role of CCND1 and MAP2K genes in endometrial carcinogenesis.

Doctor of Philosophy / Department of Anatomy and Physiology / Mark L. Weiss / Graft Versus Host Disease (GVHD) is the major complication following hematopoietic stem cell transplantation. GVHD is activated by immunocompetent T cells presented in the donor grafted tissue. Due to the increased use of bone marrow transplantation to treat diverse malignancies, the incidence of GVHD has shown a notable increase. Depending of the degree of immunological mismatch between donor and host, 50-70% of patients develop GVHD after allogeneic Bone Marrow Transplantation (BMT). Once GVHD develops, mortality reaches up to 50% in humans. Several studies using Mesenchymal Stromal Cells (MSCs) to prevent and treat GVHD have produced controversial results. It is thought that distinct MSCs sources used in those studies might be an important factor that produces different outcomes. For cellular therapy, the most attractive characteristics of MSCs are their reduced immunogenic potential, and their abilities to modulate immune responses. This dissertation addressed the hypothesis that Wharton’s jelly cells (WJCs) would prevent the pathology and death associated with GVHD after BMT. To accomplish this, I created a clinically relevant model of GVHD by transplanting allogeneic bone marrow across minor histocompatibility antigen (HA) barriers in the rat. To enhance alloreactive T-cell stimulation, bone marrow (BM) was co-administered with a fraction of CD8[superscript]+ cells magnetically selected from spleen to induce GVHD. Bone marrow tissue was isolated from a donor rat Fischer 344 (F344, RT1lv) and transplanted into lethally irradiated (10 Gray) Lewis rat (LEW, RT1l). Once GVHD was induced, MSCs derived from umbilical cord WJCs were either co-transplanted at day 0 with bone marrow, or given on day 2 post-BMT intravenously. The prophylactic potential of WJCs in an in vivo GVHD model was assessed as survival time, clinical symptomatology occurrence, and histopathology injuries in target tissues. Results indicate that while co-administration of WJCs with hematopoietic cells on day 0 failed to alleviate GVHD associated symptomatology and mortality. WJCs administered on day 2 post-induction ameliorated GVHD-associated symptomatology, improved engraftment and survival.

Major depressive disorder (MDD) affects 300 million people worldwide and is a major contributor to the global burden of disease. The aetiology of depression, emerging through a gene x environment interaction, is still incompletely understood which prevents tailoring of treatment approaches. In addition to MDD core symptoms, such as anhedonia (a diminished anticipation or experience of pleasure), depressed patients suffer from a plethora of manifestations including cognitive impairments, which occur primarily in the domains of executive function, attention and memory. Patients remitted from affective symptoms of MDD often continue to display cognitive impairments. These cognitive deficits are the longest present residual symptom, predict treatment response and increase risk of relapse. Consequently, cognitive impairments need to be targeted more effectively by antidepressants for complete remission from MDD. Clinically relevant animal models are essential for developing, tailoring and testing such novel, pro-cognitive antidepressants. This PhD project aimed to establish a preclinical screening platform for the testing of pro-cognitive antidepressants, to improve understanding of MDD risk factors and consequent symptom development, and finally, to focus on clinical relevance of the applied techniques. The chronic mild stress (CMS) rodent model of depression was used, known for displaying the core symptom anhedonia, but also for a high construct, face and predictive validity. The environmental MDD risk factor 'stress' induces an anhedonic-like phenotype in a subgroup of exposed rats, whereas another subgroup of rats is resilient, as determined by the sucrose consumption test. The cognitive performance of different rat strains, including CMS anhedonic-like and resilient rats, was assessed employing the touchscreen operant platform, which was developed based on the Cambridge neuropsychological test automated battery (CANTAB) for assessing cognition in humans. Furthermore, a group of anhedonic-like rats was treated with the antidepressant vortioxetine, which acts as both a pro-cognitive and antidepressant treatment. Our results showed that stress exposure induced anhedonia in albino and pigmented rat strains, although stress did not affect cognitive performance of pigmented rats in a simple pairwise discrimination touchscreen task. Applying a more complex pairedassociates learning touchscreen task revealed impaired cognitive performance in the CMS anhedonic-like but not in the resilient phenotype. Furthermore, vortioxetine treatment reversed anhedonia in the CMS model and altered executive functions in treated rats. The expression of genes involved in the stress response, affective disorders and neuronal plasticity was altered in the prefrontal cortex and hippocampus owned to treatment and hedonic state. Thus, we have demonstrated that the CMS model exhibits both stress-induced cognitive alterations and depression-associated cognitive impairments in touchscreen tasks. Furthermore, touchscreen testing was sufficiently sensitive to detect alterations in cognitive performance due to pharmacological intervention. Overall, we established a potential platform for pro-cognitive antidepressant drug screening. Furthermore, brain derived neurotrophic factor (BDNF), involved in learning and memory, was examined in the context of depression. BDNF is reduced in MDD patients as well as in preclinical models in response to stress. Although this suggests that BDNF contributes to the aetiology of depression, studies including mice heterozygous for BDNF (BDNF+/-) have generated conflicting results. BDNF+/- rats may provide a more suitable model as (1) rats have a greater behavioural repertoire than mice, (2) classical behaviour tests are designed for rats, and (3) rats, like humans, produce peripheral BDNF. We found anhedonia and mild signs of anxiety in BDNF+/- rats, accompanied by prefrontal and hippocampal changes in expression of genes relevant in psychiatric disorders and underpinning learning. Thus, behavioural and molecular findings in BDNF+/- rats complement existing literature and suggest that rats are a more suitable model in BDNF research than mice. Overall, the project uncovered environmental and genetic manifestations of risk factors in translational models and established a novel tool for translational pro-cognitive antidepressant drug screening.

Por ser a osteoporose um grande problema de saúde pública e sua ocorrência aumentar os índices de morbidade e mortalidade proporcionados por fraturas geradas pela maior fragilidade óssea é importante o estudo de novos tratamentos para este quadro clínico. Tratamentos alternativos são opções para pessoas com alto risco de desenvolver osteoporose mas que possuem restrições aos tratamentos convencionais já existentes. Assim, este estudo tem o objetivo de analisar a ação do ultra-som de baixa intensidade (30mW/cm 2, freqüência de repetição de 1 KHz e ciclo de trabalho de 20%), como método não invasivo, em modelo de ratas osteopênicas. O modelo experimental foi obtido através da realização de ovarectomia e histerectomia em ratas da raça Holstman, com aproximadamente 200 gramas. Para obtenção do quadro de osteopenia foram aguardados 30 dias. Os animais foram divididos dois grupos: grupo placebo e grupo tratado. O tratamento começou no 31º dia após o procedimento cirúrgico, com duração de 20 dias consecutivos por 20 minutos diários. No grupo placebo, as ratas não foram submetidas ao tratamento ultra-sônico mas foram submetidas ao mesmo estresse causado às do grupo tratado. A emissão do campo ultra-sônico, no grupo tratado, foi na região do colo de fêmur. As propriedades mecânicas da diáfise femoral não se alteraram nos ossos osteopênicos comparados com ossos normais, assim como também não se alteraram nos ossos tratados comparados com os não tratados. Os resultados quantitativos de cálcio e fósforo não mostraram diferenças significativas entre os grupos placebo e tratado. No entanto, os achados qualitativos obtidos através da microscopia eletrônica de varredura indicaram uma microarquitetura óssea mais preservada nos ossos do grupo tratado. / As osteoporosis has become a major public health problem and its occurrence increases the rates of morbidity and mortality caused by fractures originated from bone fragility, it is important to study new treatments for this disease. Alternative treatments are options for those people with increased risk of osteoporosis development but with restrictions for the ordinary treatments already existent. This study aims at analyzing the low intensity ultrasound action (30mW/cm2 , 200ms burst of 1.5 MHz sine waves repeated at 1.0kHz) as a non invasive method, in the osteopenic rat model. Mature Holstman rats were subjected to bilateral ovariectomy. In order to obtain osteopenic rats, a 30 day period was allowed. The animals were separated in 2 groups: non-treated and treated. The treatment began in the 31 st day after the surgery, lasting twenty days, 20 minutes/day, in the femural neck site. The non treated group was subjected to the same stress caused to the treated group. The bone mineral matrix content of the femural neck (calcium and phosphorus) showed no significant differences among the groups. However, the analyzes using scanning electron micrographs indicated the smaller microarchitectural deterioration of trabecular bone present in the treated rats groups.

<p>Deep brain stimulation (DBS) is used to treat the motor symptoms of advanced Parkinson's disease (PD). Although this therapy has been widely applied, the mechanisms of action underlying its effectiveness remain unclear. The goal of this dissertation was to investigate the mechanisms underlying the effectiveness of subthalamic nucleus (STN) DBS by quantifying changes in neuronal activity in the basal ganglia during both effective and ineffective DBS.</p><p>Two different approaches were adopted in this study. The first approach was the unilateral 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesioned rat model. Using this animal model, we developed behavioral tests that were used to quantify the effectiveness of DBS with various frequencies and temporal patterns. These changes in behavior were correlated with changes in the activity of multiple single neurons recorded from the globus pallidus externa (GPe) and substantia nigra reticulata (SNr). The second approach was a computational model of the basal ganglia-thalamic network. The output of the model was quantified using an error index that measured the fidelity of transmission of information in model thalamic neurons. We quantified changes in error index as well as neural activity within the model GPe and globus pallidus interna (GPi, equivalent to the SNr in rats).</p><p>Using these two approaches, we first quantified the effects of different frequencies of STN DBS. High frequency stimulation was more effective than low frequency stimulation at reducing motor symptoms in the rat, as well as improving the error index of the computational model. In both the GPe and SNr/GPi from the rat and computational model, pathological low frequency oscillations were present. These low frequency oscillations were suppressed during effective high frequency DBS but not low frequency DBS. Furthermore, effective high frequency DBS generated oscillations in neural firing at the same frequency of stimulation. Such changes in neuronal firing patterns were independent of changes in firing rates.</p><p>Next, we investigated the effects of different temporal patterns of high frequency stimulation. Stimulus trains with the same number of pulses per second but different coefficients of variation (CVs) were delivered to the PD rat as well as PD model. 130 Hz regular DBS was more effective than irregular DBS at alleviating motor symptoms of the PD rat and improving error index in the computational model. However, the most irregular stimulation pattern was still more effective than low frequency stimulation. All patterns of DBS were able to suppress the pathological low frequency oscillations present in the GPe and SNr/GPi, but only 130 Hz stimulation increased high frequency 130 Hz oscillations. Therefore, the suppression of pathological low frequency neural oscillations was necessary but not sufficient to produce the maximum benefits of DBS.</p><p>The effectiveness of regular high frequency STN DBS was associated with a decrease in pathological low frequency oscillations and an increase in high frequency oscillations. These observations indicate that the effects of DBS are not only mediated by changes in firing rate, but also involve changes in neuronal firing patterns within the basal ganglia. The shift in neural oscillations from low to high frequency during effective STN DBS suggests that high frequency regular DBS suppresses pathological firing by entraining neurons to the stimulus pulses. </p><p>Therefore, results from this dissertation support the hypothesis that the underlying mechanism of effective DBS is its ability to entrain and regularize neuronal firing, therefore disrupting pathological patterns of activity within the basal ganglia.</p> / Dissertation

Eine Verengung der Aortenklappe, die während der Systole zu einem Druckunterschied zwischen dem linkem Auswurftrakt und der Aorta führt, wird als Aortenstenose bezeichnet. Sie stellt nach der KHK die häufigste Indikation für eine herzchirurgische Intervention dar. Die Entstehung der Aortenstenose ist bisher nicht völlig aufgeklärt. Die Verengung ist meist durch Verkalkung der Klappensegel bedingt. Der derzeitige Stand der Forschung gibt Grund zur Annahme, dass dieser Entstehungsprozess der Ätiologie der Arteriosklerose sehr ähnlich ist. Die Aortenstenose kann anhand der Aortenklappen-Öffnungsfläche in leicht-, mittel- und hochgradig eingeteilt werden. Zurzeit ist die Echokardiographie die wichtigste Methode zur Evaluation der Aortenstenose, weil damit die Öffnungsfläche und die Druckgradienten bestimmt werden können. Für die Entscheidung zur Operation ist insbesondere auch das Einsetzen der Symptomatik mitbestimmend. Der konventionelle Aortenklappenersatz mit einer biologischen oder mechanischen Aortenklappenprothese ist der Goldstandard in der heutigen Therapie der Aortenstenose. Patienten höheren Alters erhalten heutzutage eine biologische Aortenklappenprothese, da keine dauerhafte Antikoagulation notwendig ist. Bei älteren Patienten (über 70 Jahre) steigt die postoperative Mortalität auf 5-15% an. In Deutschland waren 2010 über 50% der herzchirurgischen Patienten älter als 70 Jahre und 12,4% sogar über 80 Jahre. Laut einer Studie werden 33% der über 75-Jährigen nicht zur Operation zugelassen, da diese als zu risikoreich eingestuft wird. Um dieses Patientenkollektiv besser zu versorgen, wurde ein Verfahren zur kathetergestützten Implantation einer Aortenklappenprothese entwickelt. Die neue Prothese wird auf einen Ballonkatheter gepresst und anschließend in Aortenposition dilatiert. Die Implantation kann durch die Herzspitze antegrad, also transapikal, oder über die femoralen Gefäße retrograd, also transfemoral, erfolgen. Eine Sternotomie oder die Verwendung einer Herz-Lungenmaschine mit künstlichem Herzstillstand sind dazu nicht notwendig. Die in dieser Arbeit verwendete Sapien-Prothese besteht aus vorbehandeltem Rinderperikard und ist in einem Kobalt-Chrom-Stent aufgehängt. Bereits 2010 wurden in Deutschland schon fast ein Viertel aller isolierten Aortenklappenersätze mittels der kathetertechnischen Aortenklappenprothesen durchgeführt, 2011 ist der Anteil auf über 30% gestiegen. Der Einsatz ist im Moment auf Hochrisikopatienten über 75 Jahre beschränkt, da es noch keine Ergebnisse über die Langzeithaltbarkeit der Katheter-Herzklappen gibt. Außerdem scheint die Häufigkeit von periinterventionellen Komplikationen bei diesem Verfahren noch sehr hoch. Ganz im Gegensatz zur schonenden Behandlung der Prothese beim konventionellen Eingriff wird die Sapien-Herzklappenprothese durch einen Crimper auf den Ballonkatheter gepresst. Der Durchmesser wird dabei von 23 bzw. 26mm auf unter 8,7mm verringert. Nur so kann die Prothese über das zum Studienzeitpunkt 26 French große Applikationssystem in Position gebracht werden. Mittlerweile beträgt der Diameter für den transfemoralen Zugang nur noch 18 French. Bisher gibt es keine Studien darüber, ob die Krafteinwirkung des Crimping einen Einfluss auf die Langzeithaltbarkeit der Transkatheter-Herzklappen hat. Dabei ist gerade eine lange Haltbarkeit enorm wichtig, um das neue minimalinvasive System einem größeren Patientenkollektiv zugänglich zu machen. Ziel der hier vorgelegten Studie war es deshalb, den Einfluss von Crimping auf die Haltbarkeit und Gewebeintegrität der Edwards Sapien-Prothese in Abhängigkeit von der Crimping-Dauer zu untersuchen. Dazu kam ein subkutanes Rattenmodell zur Anwendung, das zum Vergleich verschiedener Herzklappenprothesen häufig herangezogen wird. Hierbei wird vor allem das Verkalkungspotential der Prothesen untersucht, da die Verkalkung der Klappen die Funktionalität derselben limitiert. Hierfür wurden in dieser Arbeit 21 Tage alten Sprague-Dawley-Ratten (n=15) jeweils fünf Gewebeproben in separate subkutane Taschen implantiert. Nach einem Implantationszeitraum von zwölf Wochen gingen wir von der maximal möglichen Verkalkung aus. Im Menschen entspricht das einem Zeitraum von etwa zehn Jahren. Drei Gruppen á fünf Sapien-Prothesen wurden unterschiedlich lange gecrimpt: für einen Monat, einen Tag und eine Stunde. Eine vierte Gruppe wurde nicht gecrimpt. Die fünfte Gruppe bestand aus der operativ häufig verwendeten Standardklappe Perimount Magna und wurde als Kontrolle eingesetzt. Die Klappensegel wurden nach Crimping und Dilatation exzidiert (je Gruppe n=15) und unter inhalativer Anästhesie wurde jeder Ratte ein Präparat aller fünf Gruppen in subkutane separate Taschen faltenfrei implantiert. Die Taschen wurden dorsal paravertebral durch stumpfe Präparation angelegt. Die Implantation erfolgte bei allen 15 Tieren komplikationslos. Nach zwölf Wochen erfolgte die Explantation. Ein Präparat der für einen Tag gecrimpten Prothesen und eines der Kontrollgruppe Magna konnten nicht aufgefunden werden. Ansonsten ergaben sich bei der Explantation keine Schwierigkeiten. Zur Bestimmung des Kalziumlevels im Serum wurde den Ratten eine Blutprobe abgenommen. Die explantierten Präparate wurden dann zur Analyse in drei Teile geschnitten. Ein Teil wurde der Kalziumbestimmung durch optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) zugeführt. Das Ergebnis wird in mg/g Trockengewicht angegeben. Der zweite Teil wurde für die histologische Untersuchung in Paraffin eingebettet. Es wurden Standardschnitte angefertigt und drei Färbungen pro Präparat durchgeführt. Dies waren die Hämatoxylin-Eosin-Färbung (Orientierung), die Van Kossa-Färbung (Verkalkung) und die mod. Pikrosiriusrot-Färbung (kollagene Fasern). Der Kalziumgehalt der Präparate wurde zusätzlich zur chemischen Bestimmung histologisch durch ein interaktives Bildanalyseverfahren in mm2 gemessen. Die Fragmentierung und Irregularität der Kollagenfasern wurde histologisch in vier Grade eingestuft: ohne pathologischen Befund, gering-, mittel- oder hochgradig fragmentiert bzw. irregulär. Ein weiterer Teil der Präparate wurde für die exemplarische Darstellung im Elektronenmikroskop in Epon 100 eingebettet und mit Uranylacetat und Tannin kontrastiert. Die Kalziummessungen ergaben, dass die ungecrimpten Klappen Sapien und Perimount Magna tendenziell stärker verkalkten als die anderen Gruppen. Die Unterschiede zwischen den Gruppen waren jedoch nicht signifikant, sowohl bei der histologischen als auch bei der chemischen Quantifizierung. Die Streuung der Messwerte war sowohl intra- als auch interindividuell sehr hoch. Die Bedeutung für die Langzeithaltbarkeit bezüglich der Kalzifizierung ist unklar. Jedoch kann festgestellt werden, dass es in dieser Studie keinen signifikant messbaren Unterschied in der Verkalkung zwischen gecrimpten und ungecrimpten Prothesen gab. In der histologischen Strukturanalyse waren die Kollagenfasern der gecrimpten Klappen signifikant stärker fragmentiert bzw. die Struktur irregulärer als die der ungecrimpten Klappen. Erstaunlich war hier auch die Tatsache, dass selbst die ungecrimpte Sapien-Prothese signifikant stärker fragmentiert war als die Perimount Magna. Dieses Ergebnis überrascht, da die Sapien-Klappe der Perimount Magna im Produktionsprozess sehr ähnlich ist. Beide bestehen aus Rinderperikard und sind mit dem Antimineralisationsverfahren ThermaFix vorbehandelt. Sie unterscheiden sich lediglich im Stent. Dieser muss für das kathetergestützte Verfahren komprimierbar und wieder dilatierbar sein. Der Produktionsprozess sollte auf Grund dieses Ergebnisses reevaluiert werden. Wie bereits erwähnt, waren die gecrimpten Klappen signifikant stärker fragmentiert. Mit zunehmender Crimping-Dauer nahm dieser Effekt tendenziell sogar zu. Dass Crimping einen schädlichen Einfluss auf die strukturelle Integrität des Klappengewebes hat, war bis dato nicht bewiesen. Diese Tatsache allein lässt allerdings noch keine genaue Aussage über die Auswirkung von Crimping auf die Haltbarkeit im Blutstrom zu. Es ist jedoch hervorzuheben, dass die Fragmentierung der Kollagenfasern, also der Haltefasern der Aortenklappenprothese, die Erwartung einer guten Langzeitfunktionalität drastisch mindert. Dazu gibt es Hinweise aus aktuellen multizentrischen Studien wie dem Partner-Trial, in dem bereits nach 30 Tagen 1,3% und nach einem Jahr 4,2% der Patienten eine mittel- bis schwergradige transvalvuläre Aorteninsuffizienz aufwiesen. Diese Tatsache verbunden mit dem Wissen, dass Crimping die Kollagenfasern frakturiert, stellt die Langzeithaltbarkeit der Prothese in Frage. Zu beachten ist, dass der Diameter des Systems in diesem Versuchsaufbau keine Rolle spielte. Seit Beginn der Studie hat sich der Diameter des Applikationssystems aber von 26 auf 22 French (transfemoral sogar nur 18 French) verringert. Es ist anzunehmen, dass die Krafteinwirkung beim Crimping auf 22 bzw. 18 French noch deutlich größer und damit die Fragmentierung der Fasern noch ausgeprägter wäre. Als Limitationen des hier angewandten subkutanen Rattenmodells sind der fehlende Kontakt mit dem Blut sowie die fehlende Wirkung hämodynamischer Kräfte zu nennen. Es handelt sich hierbei um einen Tierversuch, der nicht direkt auf den Menschen übertragbar ist. Für histologische und chemische Analyse mussten jeweils unterschiedliche Teile der Präparate verwendet werden. Die histologische Beurteilung ist untersucherabhängig. In diesem Versuchsaufbau wurde lediglich ein Prothesen-Typ untersucht, so dass nicht klar ist, ob die beschriebenen Phänomene auch bei anderen kathetertechnischen Herzklappenprothesen auftreten. Die Ergebnisse liefern neue Gesichtspunkte im Hinblick auf die Haltbarkeit der Sapien-Klappenprothese. Daraus lassen sich einige Empfehlungen ableiten. Crimping verursacht einen irreparablen Schaden an den Kollagenfasern der Herzklappenprothesen, der tendenziell mit der Dauer des Crimpings zunimmt. Der Vorgang des Crimping sollte daher so kurz wie möglich gehalten werden. Die kathetergestützte Aortenklappenprothese sollte erst kurz vor der Implantation auf den Ballonkatheter gecrimpt werden. Crimping auf sehr kleine Diameter sollte vorerst vermieden werden. Künftig sollte außerdem eine genauere Analyse der Auswirkungen der strukturellen Schäden auf die Haltbarkeit der Transkatheter-Herzklappen durchgeführt werden. Vor der Ausweitung der Behandlung auf ein Patientenkollektiv mit höherer Lebenserwartung müssen noch viele Fragen hinsichtlich der Langzeithaltbarkeit dieser Herzklappen-Prothesen in weiteren Studien geklärt werden.

SYNGAP1 haploinsufficiency is one of the most common monogenic causes of nonsyndromic moderate to severe intellectual disability (NSID) and autism (Hamdan et al., 2009; Pinto et al., 2010). De novo truncating or frameshift mutations in the SYNGAP1 gene lead to the loss of the encoded protein Synaptic GTPase activating protein (SynGAP), one of the most abundant of postsynaptic proteins (Hamdan et al., 2011). SynGAP, present at excitatory and inhibitory synapses (Kim et al., 1998), acts as a key regulator of highly conserved signaling pathways linked to AMPA- and NMDA-receptor dependent plasticity at the post synaptic density (Krapivisky et al., 2004; Vazquez et al., 2004). The Syngap mouse model has been extensively used to understand the pathophysiology underlying abnormal SynGAP-mediated signaling. Syngap heterozygous (het) mice demonstrate a range of physiological and behavioural abnormalities from development to adulthood (Komiyama et al., 2002; Muhia et al., 2010). However, recent advances in techniques for genome manipulation have allowed for the generation of rat models of neurodevelopmental disorders, including Syngap; enabling phenotypes to be validated across species and to address cognitive and social dysfunction, using paradigms that are more difficult to assess in mice. In this study, we examined the pathophysiology associated with a heterozygous deletion of the C2 and catalytic GAP domain of the protein, in Long-Evans rats (het). In contrast with het mice, het rats do not present with hyperactivity and can be habituated to an open field environment. To examine associative recognition memory, we tested the rats in five spontaneous exploration tasks for short-term and long-term memory, object-recognition (OR), object-location (OL), object-place (OP), object-context (OC) and object-place-context (OPC). Both groups were able to perform short-term memory tasks, but only wild type rats performed above chance in OL with a 24hour delay, suggesting deficits in long- term spatial memory. We also tested if partial loss of the GAP domain in SynGAP affects social behaviour in rats and we found that het rats exhibited impaired short- term social memory, with no signs of social isolation. These findings do not fully recapitulate previous abnormalities reported in the mouse model of SYNGAP1 haploinsufficiency, suggesting that some key behavioural phenotypes may be species-specific. Furthermore, based on physiological deficits that Syngap het mice exhibit, such as alterations in mEPSC/mIPSC amplitude and frequency and evoked cortical hyperexcitability in vitro (Guo et al., 2009; Ozkan et al., 2014), we also aimed to test if in vivo neuronal activity and circuit properties are altered. Using two-photon calcium imaging in awake mice, we focused on two areas of the cortex; a primary sensory area, the binocular region of the visual cortex (V1), and an association area, the medial posterior parietal cortex (PPC). Both areas have been found to maintain activity during visual discrimination tasks but to present with divergent activity trajectories (Harvey et al., 2012; Goard et al., 2016). We found preliminary evidence that neurons in layer 2-3 of the PPC of Syngap mice are hypoactive in basal conditions when animals are still in the dark, compared to wild type controls. When we assessed whether that changes when animals are running, we found that during locomotion neurons of both genotypes increase their activity, consistent with previous findings in wild type mice (McGinley et al., 2015; Pakan et al., 2016). However, this response gain is exaggerated in Syngap het neurons of the PPC. In contrast to above findings in PPC, results in V1 show that layer 2-3 neurons are hyperactive during both behavioural states, suggesting seemingly different computations of these two cortical areas. This work provides the first evidence for a dysregulated neuronal circuit in vivo in both visual and parietal cortex of Syngap mice, two areas critical for sensory processing that has been found to be affected in individuals with NSID and autism (Joosten and Bundy, 2010). We also provide first evidence of the effect of loss of SynGAP activity in behaviour of rats, complimenting existing data in the literature in a species-specific manner and providing greater insight into sensory and cognitive dysfunction associated with dysregulation in SynGAP-mediated signaling.

Por ser a osteoporose um grande problema de saúde pública e sua ocorrência aumentar os índices de morbidade e mortalidade proporcionados por fraturas geradas pela maior fragilidade óssea é importante o estudo de novos tratamentos para este quadro clínico. Tratamentos alternativos são opções para pessoas com alto risco de desenvolver osteoporose mas que possuem restrições aos tratamentos convencionais já existentes. Assim, este estudo tem o objetivo de analisar a ação do ultra-som de baixa intensidade (30mW/cm 2, freqüência de repetição de 1 KHz e ciclo de trabalho de 20%), como método não invasivo, em modelo de ratas osteopênicas. O modelo experimental foi obtido através da realização de ovarectomia e histerectomia em ratas da raça Holstman, com aproximadamente 200 gramas. Para obtenção do quadro de osteopenia foram aguardados 30 dias. Os animais foram divididos dois grupos: grupo placebo e grupo tratado. O tratamento começou no 31º dia após o procedimento cirúrgico, com duração de 20 dias consecutivos por 20 minutos diários. No grupo placebo, as ratas não foram submetidas ao tratamento ultra-sônico mas foram submetidas ao mesmo estresse causado às do grupo tratado. A emissão do campo ultra-sônico, no grupo tratado, foi na região do colo de fêmur. As propriedades mecânicas da diáfise femoral não se alteraram nos ossos osteopênicos comparados com ossos normais, assim como também não se alteraram nos ossos tratados comparados com os não tratados. Os resultados quantitativos de cálcio e fósforo não mostraram diferenças significativas entre os grupos placebo e tratado. No entanto, os achados qualitativos obtidos através da microscopia eletrônica de varredura indicaram uma microarquitetura óssea mais preservada nos ossos do grupo tratado. / As osteoporosis has become a major public health problem and its occurrence increases the rates of morbidity and mortality caused by fractures originated from bone fragility, it is important to study new treatments for this disease. Alternative treatments are options for those people with increased risk of osteoporosis development but with restrictions for the ordinary treatments already existent. This study aims at analyzing the low intensity ultrasound action (30mW/cm2 , 200ms burst of 1.5 MHz sine waves repeated at 1.0kHz) as a non invasive method, in the osteopenic rat model. Mature Holstman rats were subjected to bilateral ovariectomy. In order to obtain osteopenic rats, a 30 day period was allowed. The animals were separated in 2 groups: non-treated and treated. The treatment began in the 31 st day after the surgery, lasting twenty days, 20 minutes/day, in the femural neck site. The non treated group was subjected to the same stress caused to the treated group. The bone mineral matrix content of the femural neck (calcium and phosphorus) showed no significant differences among the groups. However, the analyzes using scanning electron micrographs indicated the smaller microarchitectural deterioration of trabecular bone present in the treated rats groups.

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Die T-Zell akute lymphoblastische Leukämie (T-ALL) ist eine aggressive Krebserkrankung mit hoher Rezidivwahrscheinlichkeit und insgesamt schlechter Prognose, die häufig durch ein fehlreguliertes, meist konstitutiv aktives Notch1 gekennzeichnet ist. Ungeachtet der wichtigen Rolle von Notch1 in der T-Zell-Entwicklung sind die genauen Mechanismen, mit denen ein fehlreguliertes Notch1-Signal zur Karzinogenese führt, bislang unverstanden. Diese Fragen können mithilfe eines Rattenmodells (NICA-Ratten), das durch die transgene Expression von konstitutiv aktivem Notch1IC in Thymozyten charakterisiert ist, untersucht werden. Diese Tiere entwickeln mit hoher Inzidenz thymische Lymphome, welche sich durch unerwartete phänotypische Eigenschaften und eine rasche leukämische Aussaat auszeichnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der T-ALL verwendet, beim dem es durch adoptiven Transfer von Lymphomzellen aus NICA-Ratten in syngene Wirte kurzfristig zu neuem und aggressivem Tumorwachstum ähnlich der humanen Variante kommt. Histologische und durchflusszytometrische Analysen offenbarten die initiale Infiltration in Lymphknoten und Knochenmark, bevor im Zuge der anschließenden leukämischen Phase nicht-lymphatische Organe kleinherdig durchsetzt wurden. Die aus den Wirten extrahierten Lymphomzelllinien zeigten einen heterogenen Phänotyp und eine ausgeprägte Neigung zur Spontanapoptose ex vivo. Die Abwesenheit zytotoxischer T-Zellen im Wirt hatte keinen Einfluss auf die Lymphometablierung und -progression, was möglicherweise auf die geringe Expression von MHC-I Molekülen zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden neue Therapieansätze in der Behandlung der Notch1-abhängigen T-ALL getestet. Da der routinemäßige Einsatz von Glukokortikoiden (GC) durch das Auftreten schwerer Nebenwirkungen und Resistenzen gekennzeichnet ist, wurde als Ansatz zur ihrer Optimierung liposomal verpacktes Prednisolon mit freiem Dexamethason in der Therapie von T-ALL in vivo im Tiermodell verglichen. Die alternative Darreichungsfom war durch ein auffallendes Wirkdefizit im lymphatischen System und ein schlechteres Gesamtüberleben gekennzeichnet. Als potentielle Ursache der rasch einsetzenden GC-Resistenz im Zuge der repetitiven Dex-Behandlung konnte eine Herunterregulierung des GC-Rezeptors nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Frage adressiert, inwieweit eine medikamentöse Hemmung von NF-κB durch die Verwendung des Proteasomen-Inhibitors Bortezomib eine therapeutische Wirkung auf die T-ALL im Rattenmodell entfalten würde. Hierzu wurde Bortezomib im direkten Vergleich mit Dexamethason in vivo evaluiert. Die Monotherapie mit Bortezomib zeigte eine dem Dexamethason vergleichbare Wirkung in den Lymphknoten, andererseits korrelierte ein signifikantes Wirkdefizit in Milz, Knochenmark und Blut mit einem insgesamt schlechteren Gesamtansprechen. Ferner legten die gewonnenen Daten nahe, dass Bortezomib eine GC-Resistenz der T-ALL mit konstitutiv aktivem Notch1 in vivo nicht zu überwinden vermag. Zusammengefasst wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Notch1-abhängigen T-ALL gewonnen und darüber hinaus limitierte Therapieeffizienzen neuartiger Behandlungsansätze mit liposomalem Prednisolon und dem Proteasominhibitor Bortezomib im Vergleich zu freiem Dex in vivo aufgedeckt. Im Hinblick auf die Erfassung der Pathomechanismen sowie auf die Entwicklung neuer Therapieansätze bietet die Möglichkeit des adoptiven Lymphomtransfers und der Generierung von neuem aggressivem Wachstum im Wirt mit hoher Analogie zur humanen Erkrankung ideale Voraussetzungen, um die Rolle von Notch1 in der der T-ALL zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten somit zu einer Verbesserung von spezifischer Risikostratifizierung, Behandlungs-möglichkeit und Prognose der an T-ALL erkrankten Patienten beitragen.