Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:20:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285138.pdf: 764341 bytes, checksum: 9418929b331c961d948cf3ff186fed83 (MD5) / O objetivo do presente trabalho foi o de estender e confirmar a ação antinociceptiva do (-)-linalol, bem como do envolvimento do sistema glutamatérgico e dos receptores de potencial transitório (TRP) no seu mecanismo de ação antinociceptivo em camundongos. O (-)-linalol administrado via sistêmica (intraperitoneal ou oral), central (intratecal) ou periférica (intraplantar) inibiu, de maneira dependente da dose, a nocicepção induzida pelo glutamato. Além disso, o (-)-linalol foi capaz de reduzir a nocicepção causada pela injeção intratecal de agonistas iGluRs (NMDA, AMPA e cainato), citocinas pró-inflamatórias (IL-1? e TNF-?) e SP. Entretanto, não preveniu a nocicepção induzida pelo trans-ACPD, agonista mGluR. Por outro lado, o (-)-linalol também inibiu a nocicepção induzida pelo cinamaldeido (CA, agonista TRPA1) e somente uma dose alta de (-)-linalol (200 mg/kg) foi capaz de inibir a nocicepção induzida pela capsaicina (agonista TRPV1). Além disso, o (-)-linalol inibiu a hipernocicepção mecânica, mas não a hipernocicepção térmica (quente), induzida pelo CA (i.pl.). A injeção i.pl. de glutamato induziu nocicepção em animais com deleção gênica TRPA1-/- de maneira equivalente àquela observada em camundongos selvagens, sendo que a nocicepção induzida pelo glutamato em animais TRPA1-/- foi também reduzida pelo (-)-linalol. O MK801 (antagonista de receptores NMDA) foi capaz de inibir a nocicepção induzida pelo CA e, interessantemente, a co-administração de doses sub-efetivas de (-)-linalol e de MK801 promoveram redução significativa da nocicepção induzida pelo CA. Usando a técnica de imagens de Ca+2, observou-se que o (-)-linalol inibiu o aumento da [Ca+2]i induzido pelo agonista TRPA1 (alil isotiocianato) em células CHO transfectadas com TRPA1. Porém, apenas a maior dose inibiu o aumento da [Ca+2]i induzido pela capsaicina em cultura de células CHO transfectadas com TRPV1. Em cultura de neurônios do GRD, a adição de (-)-linalol (500 µM) ao sistema causou um aumento na [Ca+2]i tanto em neurônios sensíveis quanto insensíveis aos agonistas TRPs (mentol, alil isotiocianato e capsaicina). Entretanto, doses menores de (-)-linalol (100 e 250 µM) foram capazes de reduzir o aumento da [Ca+2]i em neurônios do GRD induzido pelo AITC, sendo que esta resposta não foi bloqueada pela infusão de MK801. O (-)-linalol (500 µM) também foi capaz de reduzir o aumento da [Ca+2]i induzido pelo glutamato em cultura de neurônios do corno dorsal da medula espinhal. É importante mencionar que o (-)-linalol foi também efetivo em modelos de dor crônica. Assim, o (-)-linalol foi capaz de reduzir a hipersensibilidade mecânica e térmica (frio), bem como o edema de pata, induzida pelo CFA. Contudo, o (-)-linalol não foi capaz de reduzir a hipersensibilidade mecânica induzida pelo CFA em animais TRPA1-/-, sugerindo que o efeito do (-)-linalol na hipersensibilidade mecânica parece envolver os canais TRPA1. Na neuropatia induzida pela ligação parcial do nervo ciático, o (-)-linalol também foi eficiente em atenuar a hipersensibilidade mecânica. Portanto, o presente trabalho estende os dados descritos na literatura e demonstra que o (-)-linalol é eficaz em vários modelos de dor aguda e crônica, sendo, então, uma molécula interessante para o desenvolvimento de fármacos terapêuticamente úteis no controle de estados de dor, principalmente estados de dor crônica. / The objective of the present work was to extend and confirm the antinociceptive action of (-)-linalool, as well the involvement of glutamatergic system and transient receptor potential (TRP) channels in the mechanism (s) underlying the antinociceptive action of (-)-linalool. (-)-Linalool administered by systemic, central or peripheral routes inhibited, dose-dependent, the nociception induced by glutamate and the nociception induced by intrathecal injection of iGluRs agonists (NMDA, AMPA and kainate), pro-inflammatory cytokines (IL-1? e TNF-?) and SP. This compound also inhibited the nociception induced by cinnamaldehyde (CA, TRPA1 agonist) and only the highest dose of (-)-linalool (200 mg/kg) was able to inhibit the nociception induced by capsaicin (TRPV1 agonist). Moreover, (-)-linalool inhibited the mechanical hypersensitivity, but it did not reduce the thermal hypersensitivity, induced by CA (i.pl.). MK801 (NMDA antagonist) was able to inhibit the nociception induced by CA and, interestingly, sub-effectives doses of (-)-linalool co-administered with MK801 promoted significant reduction of CA-induced nociception. We observed that (-)-linalool inhibited the [Ca+2]i increase induced by TRPA1 agonist (AITC, allyl isothiocyanate) in CHO cells. In DRG neurons, (-)-linalool inhibited the [Ca+2]i increase by AITC, not being blocked by MK801. Also, (-)-linalool was able to reduces [Ca+2]i increased induced by glutamate in cultured dorsal horn neurons. It is important to mention that (-)-linalool was effective in pain chronic models. Therefore, (-)-linalool was able to reduce mechanical and thermal (cold) hypersensitivity induced by both CFA and nerve injury, but did not reduce the mechanical hypersensitivity induced by CFA in TRPA1-/-. So, this study adds information about the antinociceptive action of (-)-linalool and indicates that (-)-linalool might be potentially interesting in the development of new clinically relevant drugs for the management of persistent pain.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 243424.pdf: 1240520 bytes, checksum: 3b288558382f6a4199b323f0be477200 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327702.pdf: 2174850 bytes, checksum: d91a97be57c43c41d3fa9c447b791113 (MD5) Previous issue date: 2014 / A ansiedade é vista pela ciência moderna como um conjunto de comportamentos, com respostas endócrinas e fisiológicas, que objetivam proteger o indivíduo de possíveis ameaças. Um teste amplamente utilizado na pesquisa da ansiedade é o labirinto em cruz elevado (LCE), por ser simples, não requerer procedimentos estressantes e com sensibilidade bidirecional. Recentemente constatou-se que uma única injeção sistêmica de pilocarpina (PILO) - agonista não seletivo muscarínico - em doses não-convulsivantes induz um perfil ansiogênico em ratos avaliados 24h, 1 mês e até 6 meses após o tratamento. A fim de melhor entender os mecanismos que levam a esta alteração comportamental persistente, o presente trabalho buscou investigar o papel dos receptores NMDA, através do pré-tratamento e tratamento com MK-801, na modulação dos comportamentos relacionados à ansiedade. Ratos Wistar adultos machos foram tratados com PILO (150 mg/Kg i.p) e MK-801 (0,03 e 0,06 mg/Kg i.p.), e avaliados 24 h ou 30 dias após no LCE. A injeção de PILO promoveu efeitos ansiogênicos nos animais avaliados no teste do LCE, com uma diminuição do tempo gasto e número de entradas nos braços abertos do labirinto em comparação aos animais controle. O pré-tratamento, bem como o tratamento com antagonista, nas duas doses utilizadas, foram capazes de prevenir e bloquear, respectivamente, os efeitos ansiogênicos observados nos animais tratados com PILO 24h e 30 dias após o tratamento, havendo aumento no tempo e número de entradas nos braços abertos do labirinto e na incidência de comportamentos relacionados à avaliação de risco. Buscando melhor esclarecer o envolvimento dos receptores NMDA no modelo de ansiedade induzida pela pilocarpina, assim como as prováveis vias de ativação envolvidas, avaliou-se a participação do óxido nítrico (NO) por meio expressão das proteínas PSD-95 e nNOS. Os resultados obtidos mostram que os animais tratados com pilocarpina apresentaram diminuição da expressão de nNOS, efeito revertido pelo tratamento com antagonista. Os resultados demonstrados no presente estudo sugerem um papel importante dos receptores glutamatérgicos-NMDA numa interação sinérgica com os receptores muscarínicos, mostrando que a modulação interativa entre esses dois sistemas neurotransmissores constitui um mecanismo importante no perfil ansiogênico desencadeado pela pilocarpina, bem como um provável envolvimento do NO na regulação da função dos receptores de NMDA na modulação dos estados ansiosos.<br> / Abstract : Modern science sees anxiety as a set of behaviors with endocrine and physiological responses that aim to protect the individual from possible threats. A test widely used in anxiety research is the elevated plus maze (EPM), for being simple and not require bidirectional sensitivity and stressful procedures. Recently it was found that a single systemic injection of pilocarpine (PILO) Â a non-selective muscarinic receptor agonist - at non-convulsant doses induces an anxiogenic profile in rats evaluated 24h, 1 month and up to 6 months after treatment. In order to better understand the mechanisms that lead to this persistent behavioral change, this study investigated the role of NMDA receptors, through the pre-treatment and treatment with MK-801, in the modulation of anxiety-related behaviors. Adult male Wistar rats were treated with PILO (150 mg/kg, i.p.) and MK-801 (0.03 and 0.06 mg/kg, i.p.) and evaluated 24 h or 30 days later in the EPM. The injection of PILO promoted anxiogenic-like effects in animals evaluated in the EPM test, with a decrease in the time spent and number of entries on the open arms of the maze in comparison to control animals. The pre-treatment and treatment with antagonist, at both doses used, were able to block and prevent, respectively, the anxiogenic-like effects observed in PILO-treated animals 24 h and 30 days after the treatment, increasing the time spent and number of entries on the open arms of the maze and risk-assessment behaviors incidence. Seeking to clarify the involvement of NMDA receptors in the pilocarpine-induced anxiety model, as well as the likely activation pathways involved, we evaluated the role of nitric oxide (NO) through expression of PSD-95 and nNOS proteins. The results show that PILO-treated animals showed decreased nNOS expression, and this effect was reversed by the antagonist treatment. The results reported in this study suggested a major role of NMDA-glutamate receptors in a synergistic interaction with muscarinic receptors, showing that interactive modulation between these two neurotransmitter systems is an important mechanism in the anxiogenic-like behavior induced by pilocarpine, as well as a possible involvement of NO in regulating the function of NMDA receptors in the modulation of anxious states.

CAVALCANTE, André Luiz Cunha. Participação dos receptores nmda na via nociceptiva trigeminal e o efeito modulador do magnésio, no modelo de artrite da articulação temporomandibular induzida por carragenina em ratos. 2012. 110 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Médicas) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2012. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2015-01-27T15:58:17Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_alccavalcante.pdf: 1455600 bytes, checksum: ce78e1cb505447c9bf35110c012e1aba (MD5) / Approved for entry into archive by denise santos(denise.santos@ufc.br) on 2015-01-27T15:59:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_alccavalcante.pdf: 1455600 bytes, checksum: ce78e1cb505447c9bf35110c012e1aba (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-27T15:59:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_alccavalcante.pdf: 1455600 bytes, checksum: ce78e1cb505447c9bf35110c012e1aba (MD5) Previous issue date: 2012 / Understanding the role of NMDA receptors and magnesium as a modulator of this receptor in the nociceptive process, we propose to study the importance of the effect of this receptor in orofacial pain caused by the TMJ inflammation, mediated via trigeminal, also analyzing the role of the magnesium which is a modulator of activation of this receptor. Nociceptive behavioral parameter was evaluated , the mechanical hypernociception was analyzed by von Frey electronic , nociceptive threshold was measured before and after injection carrageenan (4,6,10, 24 - 168 hours). The NMDA receptor antagonist, MK-801 (0.1 to 0.5 mg / kg) was used to determinate the NMDA receptor influence in nociceptive process, it was administered intraperitonialy intraperitoneally (i.p.) 30 min before carrageenan Cg injection . To determinate the role of magnesium was carried out a pre-treatment by a supplementation with magnesium chloride (MgCl2, 90 mg / kg, divided into two taken orally) for 3, 5 and 7 days. We also cause a magnesium deficiency by administration of a special diet free of magnesium and milli-Q water administered ad libitum for 9 days. The nociceptive threshold was measured before and after all treatments. Results: Pretreatment with MK-801 (1, 0.5 snd 0.25mg/kg) inhibited the hypernociception, increasing the nociceptive threshold at 83% at the peak of hypernociception (6th hour) (p <0.01), and its effect lasted until 120 hours after a single administration (16%, p <0.05). With respect to treatment with supplemental MgCl2, it was observed that there was a significant increase in the nociceptive threshold about 24% at the peak of hypernociception (6th hour) in animals that received MgCl2 for 3 days before injection of carrageenan (p <0.001), an increase from 56% in animals with pre-treatment with 5 days (6th hour) (p <0.001) and an increase of 65% in the group that received MgCl2 for 7 days. In the magnesium deficient group we observed an increase in nociceptive response when compared with the initial threshold, with a decrease of 18% (p <0.001) in that threshold. Animals deficient in magnesium and injected with carrageenan showed a persistent decrease in hipernociceptive threshold that last until the end of experiment. We also observed the plasma level of magnesium, it was significantly higher in all MgCl2 treated groups, rising to 154% by day 7 compared to baseline, and in the deficient group, magnesium levels decreased it´s levels in 27%a after 9 days of magnesium free diet compared with the control. We also evaluate the expression of NMDA subunits NR1, NR2 and NR3 by RT-PCR analysis, which we found an increased expression of NR1 and NR3 subtypes (p <0.05) and a decrease in NR2B (p <0.05) in the groups receiving supplementation with MgCl2. For animals magnesium deficient, we observed no change in the NR2B subunit, but there was an increase in NR1 and NR3 subunit (p <0.05). By immunohistochemistry findings we suggest that magnesium deficiency caused an increase in immuno-labelilng of NR1 phosphorilated in both group, treated with intra-articular saline and the group injected with intra-articular carrageenan. In relation to inflammatory parameter the intensity of cell influx showed significant increase in the numbers of cells at 6ª hour, having a more significant difference at 12ª hour (p <0.01). We observed, with this study, that the NMDA receptor has an important role in orofacial nociception and that magnesium is able to modulate the nociceptive behavior and induces rearrangements of subunits receptor in Sp5C region. This study could lead to a better understanding of the central processing of trigeminal nociceptive pathway and development of new approaches in the treatment of orofacial pain of TMJ origin. / Entendendo a importância do papel dos receptores NMDA e do magnésio como modulador desse receptor no processo nociceptivo, nos propomos a estudar a importância do efeito desse receptor nas dores orofaciais originadas pela inflamação da ATM, mediada pela via trigeminal, analisando também o papel do magnésio o qual é um modulador da ativação desse receptor. Foi avaliado o parâmetro comportamental de nocicepção, pelo teste de hipernocicepção mecânica por von Frey eletrônico, sendo medido o limiar nociceptivo antes da injeção de carragenina e após (4,6,10, 24 – 168h). O antagonista dos receptores NMDA, MK-801 (0,1 ; 0,5 e 0,25mg/kg) foi utilizado para determinar o grau de influencia do receptor NMDA, sendo administrado por via intra-peritoneal (i.p.) 30 min antes da injeção de carrageninna (Cg). Para determinar o papel do magnésio foi realizado um pré-tratamento através de uma suplementação com cloreto de magnésio (MgCl2, 90 mg/kg, divido em 2 tomadas por via oral), durante 3, 5 e 7 dias. Também provocamos uma deficiência de magnésio através da administração de uma dieta especial livre de magnésio e água mili-Q administrados ad-libidum por 9 dias. O limiar nociceptivo foi medido antes e depois de todos os tratamentos. Resultados: o pré-tratamento com o MK-801 (0,1 – 0,5mg/kg) inibiu a hipernocicepção, aumentando o limiar nociceptivo em 83% no pico de hipernocicepção (6ª hora) (p<0.01), tendo seu efeito se prolongado até 120 horas após uma única administração (16%; p<0.05). Com relação ao tratamento com suplementação com MgCl2, observou-se que houve um aumento significativo no limiar nociceptivo em 24% no pico de hipernocicepção (6ª hora) dos animais que receberam MgCl2 durante 3 dias antes da injeção de carragenina, (p<0.001), um aumento em 56% no grupo com pré-tratamento com 5 dias (6ª hora) (p<0.001) e um aumento de 65% no grupo que recebeu o Mgcl2 por 7 dias. No grupo depletado de magnésio tivemos um aumento na resposta nociceptiva quando comparado com o limiar inicial, havendo uma diminuição de 18% (p<0,001) nesse limiar. Os animais deficientes de magnésio e injetados com carragenina apresentaram uma diminuição persistente no limiar de hipernocicepção. Também observou-se que o nível plasmático do magnésio foi significativamente maior em todos os grupos tratados, subindo até 154% no 7º dia, quando comparado aos valores basais, e na deficiência, os níveis de magnésio após 9 dias chegou a ser 27% menor, comparando com o controle. Foi avaliado também a expressão relativa a subunidades NR1, NR2 e NR3 do receptor NMDA, através da analise de RT-PCR, na qual verificamos um aumento na expressão dos subtipos NR1 e NR3 (p<0.05) e uma diminuição da NR2B (p<0.05) nos grupos que receberam a suplementação com MgCl2. Em relação aos animais deficientes de magnésio, esses não apresentaram mudança na subunidade NR2B, mas observou-se um aumento na subunidade NR1 e NR3 (p<0.05). Pelos achados de imunohistoquímica podemos sugerir que a deficiência de magnésio causou um aumentou na imuno-marcação da subunidade NR1 fosforilada tanto no grupo que recebeu salina intra-articular como no grupo que recebeu carragenina intra-articular. Já em relação ao parâmetro inflamatório de intensidade de influxo celular, observou-se um aumento significativo no número de células na 6ª , tendo uma diferença mais significativa na 12ª hora (p<0,01). Observamos, com esse estudo, que o receptor NMDA possui um efeito importante na nocicepção orofacial e que o magnésio é capaz de modular o comportamento nociceptivo e induz rearranjos nas subunidades desse receptor na região Sp5C. Este estudo levar à um melhor compreensão do processamento central da via nociceptiva trigeminal e o desenvolvimento de novas abordagens no tratamento da dor orofacial de origem da ATM.

O status epilepticus (SE) é caracterizado por uma crise epiléptica com duração maior que 30 minutos ou crises sucessivas nas quais os níveis de consciência do paciente não são recuperados entre elas. O SE, quando ocorrido durante a infância, pode induzir morte neuronal e levar a alterações comportamentais e cognitivas na idade adulta. O dano cerebral induzido pelo SE têm sido frequentemente relacionado à excitotoxicidade glutamatérgica, principalmente através da hiperestimulação de receptores do tipo NMDA (NMDAR), levando a um excessivo influxo de íons Ca+2 no neurônio, podendo causar morte celular. No presente estudo, investigamos os efeitos de antagonistas de NMDAR sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais em animais submetidos ao modelo de SE induzido por LiCl-pilocarpina durante períodos iniciais do desenvolvimento cerebral. Ratos Wistar de 16 dias de vida (P16) receberam uma injeção de pilocarpina (60 mg/kg i.p.) 12-18 h após terem recebido LiCl (3 mEq/kg i.p.). Animais controle receberam salina 0,9%. Na primeira parte deste trabalho, nós investigamos o efeito do antagonista não competitivo e não seletivo de NMDAR, cetamina, administrado após o início das crises, sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais induzidas pelo SE. Neste trabalho, observou-se que o SE induzido no início da vida leva a uma expressiva perda neuronal na região CA1 do hipocampo, na habenula, na amigdala e no tálamo 24 após a convulsão. O tratamento com cetamina foi capaz de interromper as convulsões, prevenindo, também, a neurodegeneração. Além disso, o SE induzido em P16 causou aumento nos níveis de ansiedade durante o período adulto, e a intervenção com cetamina foi capaz de reduzir o efeito ansiogênico do SE. Além disso, observou-se um efeito ansiogênico da administração de cetamina per se em animais que não foram submetidos ao SE. Na segunda parte deste estudo, após identificar que o bloqueio de NMDAR é capaz de prevenir os danos a curto e longo prazo induzidos pelo SE, investigamos qual o papel dos NMDAR contendo a subunidade GluN2B na neurodegeneração induzida pelo SE. Neste trabalho, observamos que, diferentemente do bloqueio dos NMDAR através do uso da cetamina, a administração dos antagonistas específicos de NMDAR contendo a subunidade GluN2B, CP-101606 (taxoprodil) e CI-1041 (besonprodil), não foi capaz de terminar as crises convulsivas do SE. No entanto foi eficaz na redução da mortalidade em comparação com os animais SE. Observou-se ainda que diferentemente da cetamina, o bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B não foi capaz de reverter totalmente o dano cerebral induzido pelo SE. Animais que sofreram SE e receberam CI-1041 durante as convulsões apresentaram uma redução na neurodegeneração somente em algumas regiões como hipocampo e amígdala, indicando um efeito neuroprotetor deste composto. No entanto, animais que receberam CP-101606 durante o SE não apresentaram redução na degeneração neuronal nas regiões analisadas. Nossos resultados sugerem, portanto, que o sistema glutamatérgico é um alvo em potencial para o tratamento da neurodegeneração induzida por crises epilépticas prologadas, e que o antagonismo de NMDAR pode servir, pelo menos, como terapia farmacológica complementar em pacientes que sofrem SE durante a infância. Além disso, nossos dados sugerem existir o envolvimento de outras subunidades do NMDAR, além da GluN2B, no dano neuronal induzido pelo SE. / Status epilepticus (SE) is characterized as a prolonged seizure activity or repeated seizures lasting more than 30 min. For immature brains, SE is associated with cellular and behavioral alterations such as neuronal loss and behavioral impairment during adulthood. Brain damage induced by SE has frequently been related to glutamatergic excitotoxicity, mainly through NMDA receptors overstimulation (NMDAR), which can lead to neurodegeneration. In the present study, we investigated the effects of NMDAR antagonists on short- (neuronal death) and long-term (behavioral changes) alterations in animals subjected to SE early in life. Rat pups were injected with LiCl (3 mEq/kg i.p.) 12-18 h prior to pilocarpine (60 mg/kg i.p. - SE group) or saline (0.9%) administration on 16th postnatal day (P16). In the first part of this study, we administered the noncompetitive and non-selective NMDAR antagonist, ketamine, after SE onset to investigate the effect NMDAR blocking on neuronal death and behavioral changes induced SE. We observed that SE induced caused a significant neuronal loss in the CA1 region of the hippocampus, habenula, amygdala and thalamus 24 h after seizures. Treatment with ketamine was able to terminate seizures and to prevent neurodegeneration induced by SE. Moreover, young animal treated with LiCl-pilocarpine presented elevated levels of anxiety at adulthood. Treatment with ketamine prevented this ansiogenic effect of SE. In addition, administration of ketamine alone also induced an increase in anxiety levels in adulthood. In the second part of the study, we investigate the role of NMDAR-containing GluN2B subunit in the neurodegeneration induced by early-life SE. In this work, we found that blocking of NMDAR containing the GluN2B subunit by the compounds CP-101606 (taxoprodil) and CI-1041 (besonprodil) was unable to terminate seizures induced by SE, in contrast to that observed for ketamine treatment. However, treatment with antagonists of NMDAR-containing GluN2B subunit was effective in reducing mortality as compared to SE animals. CP-101606 and CI-1041 treatment were not able to completely reverse the brain damage induced by SE. Animals that were underwent SE and received CI-1041 during seizures presented a reduction in neurodegeneration in some regions such as the hippocampus and amygdala. However, animals that received CP-101606 during SE did not present a reduction in neuronal degeneration in all regions analyzed. Our results therefore suggest that glutamatergic system is a potential target for the treatment of SE, and that antagonism of NMDAR could be used at least as a complementary pharmacotherapy in patients suffering SE during childhood. Furthermore, our data suggest that there is involvement of other NMDAR subunits, beyond GluN2B, in neuronal damage induced by SE.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

O status epilepticus (SE) é caracterizado por uma crise epiléptica com duração maior que 30 minutos ou crises sucessivas nas quais os níveis de consciência do paciente não são recuperados entre elas. O SE, quando ocorrido durante a infância, pode induzir morte neuronal e levar a alterações comportamentais e cognitivas na idade adulta. O dano cerebral induzido pelo SE têm sido frequentemente relacionado à excitotoxicidade glutamatérgica, principalmente através da hiperestimulação de receptores do tipo NMDA (NMDAR), levando a um excessivo influxo de íons Ca+2 no neurônio, podendo causar morte celular. No presente estudo, investigamos os efeitos de antagonistas de NMDAR sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais em animais submetidos ao modelo de SE induzido por LiCl-pilocarpina durante períodos iniciais do desenvolvimento cerebral. Ratos Wistar de 16 dias de vida (P16) receberam uma injeção de pilocarpina (60 mg/kg i.p.) 12-18 h após terem recebido LiCl (3 mEq/kg i.p.). Animais controle receberam salina 0,9%. Na primeira parte deste trabalho, nós investigamos o efeito do antagonista não competitivo e não seletivo de NMDAR, cetamina, administrado após o início das crises, sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais induzidas pelo SE. Neste trabalho, observou-se que o SE induzido no início da vida leva a uma expressiva perda neuronal na região CA1 do hipocampo, na habenula, na amigdala e no tálamo 24 após a convulsão. O tratamento com cetamina foi capaz de interromper as convulsões, prevenindo, também, a neurodegeneração. Além disso, o SE induzido em P16 causou aumento nos níveis de ansiedade durante o período adulto, e a intervenção com cetamina foi capaz de reduzir o efeito ansiogênico do SE. Além disso, observou-se um efeito ansiogênico da administração de cetamina per se em animais que não foram submetidos ao SE. Na segunda parte deste estudo, após identificar que o bloqueio de NMDAR é capaz de prevenir os danos a curto e longo prazo induzidos pelo SE, investigamos qual o papel dos NMDAR contendo a subunidade GluN2B na neurodegeneração induzida pelo SE. Neste trabalho, observamos que, diferentemente do bloqueio dos NMDAR através do uso da cetamina, a administração dos antagonistas específicos de NMDAR contendo a subunidade GluN2B, CP-101606 (taxoprodil) e CI-1041 (besonprodil), não foi capaz de terminar as crises convulsivas do SE. No entanto foi eficaz na redução da mortalidade em comparação com os animais SE. Observou-se ainda que diferentemente da cetamina, o bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B não foi capaz de reverter totalmente o dano cerebral induzido pelo SE. Animais que sofreram SE e receberam CI-1041 durante as convulsões apresentaram uma redução na neurodegeneração somente em algumas regiões como hipocampo e amígdala, indicando um efeito neuroprotetor deste composto. No entanto, animais que receberam CP-101606 durante o SE não apresentaram redução na degeneração neuronal nas regiões analisadas. Nossos resultados sugerem, portanto, que o sistema glutamatérgico é um alvo em potencial para o tratamento da neurodegeneração induzida por crises epilépticas prologadas, e que o antagonismo de NMDAR pode servir, pelo menos, como terapia farmacológica complementar em pacientes que sofrem SE durante a infância. Além disso, nossos dados sugerem existir o envolvimento de outras subunidades do NMDAR, além da GluN2B, no dano neuronal induzido pelo SE. / Status epilepticus (SE) is characterized as a prolonged seizure activity or repeated seizures lasting more than 30 min. For immature brains, SE is associated with cellular and behavioral alterations such as neuronal loss and behavioral impairment during adulthood. Brain damage induced by SE has frequently been related to glutamatergic excitotoxicity, mainly through NMDA receptors overstimulation (NMDAR), which can lead to neurodegeneration. In the present study, we investigated the effects of NMDAR antagonists on short- (neuronal death) and long-term (behavioral changes) alterations in animals subjected to SE early in life. Rat pups were injected with LiCl (3 mEq/kg i.p.) 12-18 h prior to pilocarpine (60 mg/kg i.p. - SE group) or saline (0.9%) administration on 16th postnatal day (P16). In the first part of this study, we administered the noncompetitive and non-selective NMDAR antagonist, ketamine, after SE onset to investigate the effect NMDAR blocking on neuronal death and behavioral changes induced SE. We observed that SE induced caused a significant neuronal loss in the CA1 region of the hippocampus, habenula, amygdala and thalamus 24 h after seizures. Treatment with ketamine was able to terminate seizures and to prevent neurodegeneration induced by SE. Moreover, young animal treated with LiCl-pilocarpine presented elevated levels of anxiety at adulthood. Treatment with ketamine prevented this ansiogenic effect of SE. In addition, administration of ketamine alone also induced an increase in anxiety levels in adulthood. In the second part of the study, we investigate the role of NMDAR-containing GluN2B subunit in the neurodegeneration induced by early-life SE. In this work, we found that blocking of NMDAR containing the GluN2B subunit by the compounds CP-101606 (taxoprodil) and CI-1041 (besonprodil) was unable to terminate seizures induced by SE, in contrast to that observed for ketamine treatment. However, treatment with antagonists of NMDAR-containing GluN2B subunit was effective in reducing mortality as compared to SE animals. CP-101606 and CI-1041 treatment were not able to completely reverse the brain damage induced by SE. Animals that were underwent SE and received CI-1041 during seizures presented a reduction in neurodegeneration in some regions such as the hippocampus and amygdala. However, animals that received CP-101606 during SE did not present a reduction in neuronal degeneration in all regions analyzed. Our results therefore suggest that glutamatergic system is a potential target for the treatment of SE, and that antagonism of NMDAR could be used at least as a complementary pharmacotherapy in patients suffering SE during childhood. Furthermore, our data suggest that there is involvement of other NMDAR subunits, beyond GluN2B, in neuronal damage induced by SE.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313638.pdf: 2485539 bytes, checksum: 4d1d8d239732cd32ba3cb8a2d00c274a (MD5) / Memórias olfatórias são geralmente associadas a experiências emocionais; portanto, a associação entre um odor e um evento aversivo tornou-se uma ferramenta importante no estudo da neurobiologia das memórias aversivas. O hipocampo (HPC) parece integrar o Condicionamento Olfatório Aversivo (COA) uma vez que está envolvido tanto em processos cognitivos quanto emocionais. Estes processos parecem estar relacionados a diferenças funcionais observadas ao longo do eixo dorso-ventral do HPC. Adicionalmente, os receptores glutamatérgicos subtipo NMDA parecem exercer um papel chave nos mecanismos envolvidos na aprendizagem e memória emocional. O presente trabalho foi delineado com o objetivo de avaliar o papel dos receptores glutamatérgicos subtipo NMDA no HPC dorsal (HPCd) e ventral (HPCv) na formação, potencialização e expressão das memórias aversivas em ratos submetidos ao COA e ao condicionamento contextual de segunda ordem (CCSO). No COA, utilizando um protocolo de condicionamento de primeira ordem, a resposta emocional condicionada (REC) foi adquirida através do pareamento entre o odor de acetato de amila (EC1, estímulo condicionado de primeira ordem) e cinco choques elétricos nas patas (EI, estímulo incondicionado). O CCSO foi promovido pela associação entre o odor condicionado (EC1) e o contexto onde o odor foi exposto (EC2, estímulo condicionado de segunda ordem, caixa de odor). A associação EC1-EI foi realizada na caixa de condicionamento, ao passo que a associação EC1-EC2 ocorreu na caixa de odor. A expressão da REC, composta de três sessões: familiarização (sem odor), teste EC1 (odor condicionado) e teste EC2 (sem odor), foi também conduzida na caixa de odor. Ratos Wistar machos submetidos à canulação bilateral do HPCd ou HPCv receberam microinjeções do antagonista dos receptores glutamatérgicos subtipo NMDA AP5 (6 ou 24 nmol/0.5 µl) ou do agonista NMDA (100 ou 200 pmol/0.5 µl) ou salina tamponada (PBS/0.5 µl) antes/depois do condicionamento EC1-EI, ou antes do teste EC1 ou do teste EC2. O AP5 microinjetado no HPCd, mas não no HPCv, antes da associação EC1-EI prejudicou a formação do COA. A expressão do COA, bem como a formação do CCSO, foram prejudicadas pela microinjeção de AP5 tanto no HPCd quanto no HPCv antes da sessão de teste EC1. Contudo, a expressão do CCSO não foi bloqueada pela microinjeção de AP5 pré-teste EC2 em ambas as porções do HPC. Por fim, a estimulação apenas do HPCd após um protocolo de treino fraco, através da microinjeção do agonista NMDA, promoveu a potencialização do COA, ao passo que a utilização da injeção de NMDA, tanto no HPCd quanto no HPCv, como estímulo incondicionado, não foi capaz de promover o COA. Estes resultados demonstram o papel funcional distinto dos receptores glutamatérgicos subtipo NMDA do HPCd e do HPCv na formação do condicionamento aversivo e na expressão da resposta emocional condicionada.<br> / Abstract : Memory for odors is often related to highly emotional experiences; therefore the association between an odor and an aversive event is an effective model to study the neurobiology of associative fear memories. The hippocampus (HPC) seems to be involved in the circuitry of Olfactory Fear Conditioning (OFC) since it is implicated in both cognition and emotion processes. These processes seem to be related to differential functions of the dorsal and ventral portions of HPC. Moreover, glutamate NMDA receptor-subtype has also been shown to be a key element in processes related to emotional learning and memory. The present work was outlined to evaluate the role of glutamate NMDA receptors in the dorsal (HPCd) and ventral HPC (HPCv) on the generation, strengthening and expression of aversive memories of rats submitted to the OFC and contextual second-order conditioning (CSOC) paradigm. In OFC, a first-order conditioning, conditioned emotional response (CER) was acquired by pairing amyl acetate odor (CS1, first order conditioned stimulus) with 5 electrical footshocks (US, unconditioned stimulus). CSOC was promoted by the association between the conditioned odor (CS1) and the context where the odor was exposed (CS2, second-order conditioned stimulus, odor box). The CS1-US association was performed in a conditioning box, while the CS1-CS2 association occurred in an odor box. The expression of CER, composed of three sessions: Familiarization (No odor), CS1 test (Conditioned odor) and CS2 test (No odor), was conducted in an odor box. Male Wistar rats bilaterally implanted with guide cannulae aimed at HPCd or the HPCv were injected with NMDA receptor antagonist AP5 (6 or 24nmol /0.5 ul) or NMDA receptor agonist NMDA (100 or 200 pmol/0.5 ul) or phosphate buffered saline (PBS/0.5 ul) before/after the conditioning or prior to the CS1 or to the CS2 test session. AP5 injected into the HPCd, but not into the HPCv, prior to the CS1-US association impaired the generation of OFC. The expression of OFC, as well as the generation of CSOC, was impaired by the injection of AP5 into both HPCd and HPCv prior to the CS1 test session. However, the expression of CSOC was not blocked by the AP5 treatment into both HPC portions prior to the CS2 test session. Finally, the stimulation of HPCd only, after a weak training non-conditioning protocol, through NMDA agonist treatment, promoted OFC potentiation. On the other hand, the utilization of NMDA injection either into the HPCd and PCv, acting as an unconditioned stimulus, was not able to promote OFC. These results demonstrate the different role of glutamate NMDA receptor-subtype in the HPCd and in the HPCv on the generation of aversive conditioning and on the expression of conditioned emotional response.